低频大功率Janus-Helmholtz换能器的设计

阐述了Janus-Helmholtz换能器宽带工作的机理,运用有限元软件ANSYS对JanusHelmholtz换能器的结构参数进行优化设计,研究了腔体结构尺寸对工作带宽等电声参数的影响规律.设计制作了一个工作带宽为500~2 000Hz的试验样机.水池测试结果显示,仿真结果和实验结果基本相符.验证了有限元仿真结果的正确性,表明有限元方法是研究液腔振动和设计宽带Helmholtz换能器的可信手段.     

柔性梁颤振机理在压电式微型风能收集器设计中的应用

提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动.通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间.分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性梁长度增加,收集器的临界风速、颤振频率、输出电压和功率等性能都减小;随着宽度增加,临界风速基本不变,而颤振频率、输出电压和功率都增加.微型风能收集器的最低临界风速为6.4 m/s,最大输出功率为1.30 mW.结果表明柔性梁结构降低了PZT梁的切入临界风速,提高了输出功率,证实了基于柔性梁颤振结构的微型风致振动能量收集器的可行性.     

大功率径向振动压电超声换能器

对一种大功率径向复合圆管压电超声换能器的径向振动特性进行了研究.依据机电类比原理,推出了换能器的径向振动等效电路及共振频率方程;探讨了换能器的第1、第2阶共振频率和有效机电耦合系数与压电陶瓷元件位置的关系;实验测量了换能器的径向共振频率.结果表明,换能器径向共振频率的理论值与实测值符合较好.     

20 kHz大距离超声测距仪硬件设计

应用理论分析和实验测试的方法,研究了以增大超声测量距离为目的的超声测距系统.选用20 kHz的超声换能器,并在提高发射功率、优化匹配电路、提高信号接受灵敏度和滤波性能几个方面进行理论研究和电路设计.结果表明,硬件电路的性能完全满足超声测距系统的需要.     

氮化铝薄膜微波换能器的研制

阐述用直流平面磁控溅射法在z-LiNbO_3传声介质上淀积出优质氮化铝薄膜,并制成了一维纵模微波换能器,还由它制成了微波体声波延迟线.该延迟线在中心频率为2.21GHz、延迟时间为1.83μs下插损为22dB,带宽(3dB)为13％.对在微波频率下应用的这种AlN压电薄膜,由导纳法经实验曲线和理论计算结果的拟合获得这种横向受夹厚度模压电薄膜的机电耦合系数为0.13,这个结果略小于块材AlN的值,可能主要是由于所生长的AlN薄膜微晶晶粒的c轴方向有一定的分散性和c轴反向性所致.从电导测定结果表明换能器中有一等效的串联电阻,它可用于说明匹配和调谐换能器存在损耗的原因.     

水深测量改正值的探讨

本文提出对应用回声测深仪为主要测深工具的,为了提高测深精度,除原有改正值外,还需考虑下列几点改正:(1)换能器吃水深度改正值(即航行下沉量)的求法;(2)將由回声测深仪测得的水深值归算到某一水底基面的改正值;(3)获取回声测深仪测深中水底基面倾斜所影响的改正值。     

纵扭复合型超声马达谐振频率的理论研究

目的对夹心式纵扭复合振动模式压电超声马达的共振频率进行理论研究。方法根据纵扭复合超声换能器纵向振动模式及扭转振动模式的共振频率方程,首次提出负载因子的概念。结果得出了纵扭复合型超声马达谐振频率与负载的变化关系。实验表明,超声马达纵扭各自共振频率的理论计算值与测试值基本符合。结论为纵扭复合型超声马达的设计提供了一定的理论基础。     

基于心脏刺激的强脉冲磁场刺激器的设计

提出了一种强脉冲刺激器的设计方案,应用此方案设计了一台基于心脏刺激的强脉冲磁场刺激装置.该装置的充电电压达到1200V时,在刺激线圈中心可以获得磁感应强度为10.6 T的磁场.阐述了该磁场刺激装置的具体设计思想和磁感应强度的计算方法.应用刺激线圈中心磁感应强度为2.7 T,周期为0.2Hz的脉冲磁场刺激开胸蛙的心脏,结论是脉冲磁场直接刺激蛙的心脏可以改变蛙的心率.     

一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性研究

研制了一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器,并对其径向振动特性进行了理论及实验研究.该换能器由一个厚度方向极化的压电陶瓷薄圆环及一个金属圆环组成.对压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动分别进行了分析,得到了各自机电等效电路.在此基础上,利用换能器径向力及径向振动速度的连续条件,得出了压电陶瓷径向复合超声换能器机电等效电路及其共振频率方程.分析了换能器的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系.结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径保持一定情况下,换能器半径比增大时,共振及反共振频率随之增大.对于换能器第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随半径比增大单调增大,而第二阶径向振动有效机电耦合系数随半径比增大单调减小.