焦距可调的超声聚焦换能器研究

动态聚焦超声换能器，由６个不同面积、等间距、等宽度的同心圆环和中心圆片组成的平面换能器作为声发射基阵，通过改变辐射孔径和每个辐射圆环的电激励信号延迟时间，实现动态聚焦；同时，保证各聚焦处声强一致．作者利用声辐射原理和傅里叶光学变换，推导出聚焦声场声压分布表达式，设计出换能器的具体结构参数．结果表明，该系统聚焦范围大，在７７～１５７ｍｍ之间分６档可调．聚焦换能器近场声束较宽，不同聚焦处波束宽度在４．９～３．０ｍｍ范围内变化．通过计算机模拟仿真，取得和理论设计要求一致的结果．     

厚度畸变球壳声场的相似性及补偿

决定球壳远场声压的因素比较复杂,直接推导相似准则寻求补偿厚度畸变对声场的影响存在一定的困难,采用直接对声压公式分析,针对远场声压的几个决定性的无量纲常数进行具体研究,以寻求补偿厚度畸变对声场带来的畸变.     

气介式弯曲振动换能器的辐射声压及其指向特性

讨论了边缘自由的薄板轴对称弯曲振动时的频率方程及其解．给出了频率方程的前 １５ 个根（σ＝ ０２８）和振动频率;推导出各阶振动模式的通用声压及其指向性表达式;绘出了薄圆板轴对称弯曲振动辐射声压的远场指向性图,为分析和设计复合弯曲超声换能器提供了理论依据     

电动式换能器：结构、性能及其在声学模拟和校准中的应用与发展趋势

电动式换能器以其小尺寸、超低频、超宽带发射的特点,在舰船辐射噪声模拟、声呐系统校准等领域具有广泛应用。总结了电动式换能器的结构及性能特点,讨论了超低频、超宽带发射的原理,回顾了电动式换能器驱动磁路优化、工作频带拓宽、工作深度提升等相关工作。针对电动式换能器研究中的非线性问题,提出了优化驱动磁路来降低输出力的非线性效应、改善电动式换能器与功率放大器的阻抗匹配以降低波形畸变及谐波失真。对于声腔对换能器性能的影响,可以通过在声腔内充入特性阻抗较小的气体以抑制声源级响应起伏现象。电动式换能器未来的研究应以改善大深度环境下超低频段的声辐射性能、提升连续工作时间及可靠性、降低非线性失真为主要方向。     

椭圆形活塞声源辐射声场的指向性研究

基于椭圆形活塞声源的应用需要,依据声场辐射理论,计算了椭圆形活塞声源辐射声场的远场指向性函数。利用MATLAB软件对椭圆形活塞声源的远场指向性进行了模拟和分析,得到了其指向性随声源的几何尺寸、频率和定向面的变化规律,对椭圆形活塞声源的应用,以及其他声源辐射声场的指向性研究有一定的指导意义。     

巨压电弛豫铁电单晶及其在医用超声换能器中的应用

压电材料是一类非常重要的多功能材料。它可以实现机械能和电能之间的相互转换,在机电器件和电声领域有广泛的应用。基于宽频带超声波换能器、高灵敏度传感器和大应变执行器等压电器件的发展需求,迫切地需要研发出具有更大压电应变常数和更高机电耦合系数的压电材料。弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(化学分子式(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3简称PMN-xPT或PMN-PT)及其同类单晶(简称弛豫铁电单晶)的发现恰逢其时,它们所具有的巨压电性和极高的机电耦合系数使得很多机电器件的性能有了一次大幅度的改进。例如:PMN-33%PT单晶的压电常数d_(33)高达2800 pC/N,是通用的压电材料PZT压电陶瓷的5倍,其机电耦合系数k_(33)也高达94%,而最好的PZT的机电耦合系数k_(33)也只能达到70%。本文系统地介绍了弛豫铁电单晶材料及其在医用超声换能器方面的应用进展。     

换能器焊点对声场分布影响的研究

在换能器设计和生产过程中,焊接点作为电声转换元件实现信号输入输出的接点,它的大小和位置不但会引起换能器的固有频率变化,也会引起换能器的振动变化,从而影响其辐射声波的声场分布。本文选择在聚焦超声换能器辐射面上的固定位置处,添加不同质量的锡丝,构成焊点;然后利用纹影法获取换能器声束聚焦的形态图像,以此分析焊点对声场分布的影响。多组实验表明,随着换能器配重的增加,引起的换能器振动分布越不均匀,其声束聚焦的形态偏离理想形态的程度越严重。     

用于超声针灸的声换能器设计

超声针灸作为一门新兴的针灸手段,其关键之处则在于声换能器的能量输出能否分布在一个较均匀的范围内,以实现对穴位的有效刺击。为了使得超声换能器的能量输出能够达到超声针灸所需要的能量输出模式,本研究通过分环组合的方法,分别对超声换能器的各个组成单元施加不同的聚焦半径和面积,并利用计算机仿真了多种不同的组合模式,最终使得超声换能器的焦域较长并且能量分布均匀。这种分环组合的方法能够对超声换能器的能量输出实现较有效的调控,通过分环的方法所设计的超声换能器能够很好的满足超声针灸的需要。     

透镜式聚焦压电换能器超声功率测试分析

从声学原理出发推导了作用于锥面反射靶的超声功率和辐射压力之间的关系,在此基础上设计了一种新型超声功率计,该超声功率计采用反射靶加吸收靶的结构形式,避免了反射声束之间的相互干扰.用校正螺母对该功率计进行了校准和误差分析,并采用3个不同角度的反射靶对该声功率计进行了验证.理论分析和实验表明:在0~200W的测量范围内,采用3个不同角度的反射靶测量结果基本吻合,最大相对误差为10%左右;被测量的透镜式聚焦压电换能器的电功率、声功率随着驱动电压的升高而增大,且声功率增加逐渐变缓,呈一定的非线性.     

基于超声换能器的输电线路舞动监测系统

舞动监测是深入开展舞动机理、模型分析和防舞设计的基础条件,舞动监测技术及相关设备已在输电线路获得广泛应用,但普遍采用的加速度传感器由于采用二次积分的计算方法,该领域的加速度测量及积分算法存在其固有缺陷,所获取的位移值误差较大;采用的基于视频监测和轨迹提取的舞动监测方法,虽然能有效监测被测点的绝对运动轨迹,但其基于可见光进行视频分析,因此需要较为理想的光学观测环境,无法在夜晚实施,同时还需要被测点与其背景存在较大的色斑差异。因此,为了更加精确以及能在更宽松的环境下监测导线的舞动轨迹,选择超声换能器作为测量基础,论证超声换能器测量特定情况下导线舞动轨迹的可行性。