圆柱超声换能器的负载特性及其电声效率

对圆柱超声换能器在液体中的负载特性进行了研究,推导得出了换能器在液体介质中径向声辐射阻抗,并得出了有载圆柱压电超声换能器的频率方程;探讨了有负载的圆柱换能器输入阻抗随液面半径变化的关系.理论计算表明:随着液面半径的增加,换能器径向辐射阻抗在-∞～∞周期性变化;换能器在液体中会产生谐波共振,谐波数随液面半径的增大而增加.通过实验测量了圆柱换能器在水介质中的谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.此外,实验测定了换能器在水介质中的电声效率.     

基于静态电容补偿的压电换能器锁相环频率跟踪

为解决压电换能器锁相环频率跟踪中存在的跟踪范围狭小、易出现误跟踪和失锁等问题,提出一种基于静态电容补偿的锁相环(PLL)频率跟踪技术:根据电容元件伏安特性对由静态电容造成的不良影响进行补偿,使换能器对锁相环呈现理想的LCR串联谐振回路特性,并结合线性拟合法完成对机械臂电压电流相位差的测量,避免了误跟踪和失锁,实现了较以往更宽频带下的换能器准确跟踪.实验表明:对两个-3 dB带宽分别为120 Hz和663 Hz的换能器,跟踪误差分别为-9 Hz和+28 Hz,跟踪范围可达10 kHz.     

考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法

材料的表面质量会显著影响超声衰减系数的准确测量。根据表面粗糙度对垂直入射的超声波束传播的影响，提出了考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法。首先基于未耦合时粗糙界面反射系数校正理论和光滑界面耦合时的反射系数计算公式，推导出耦合时粗糙界面的反射系数表达式。在此基础上结合衰减系数计算公式提出了包含粗糙度信息的接触式超声衰减系数校正方法。最后，制备了不同表面粗糙度的45钢和304不锈钢柱体试件，搭建了衰减系数超声测量平台，通过实验分析了表面粗糙度对信号时域和频域的影响，验证了提出的校正方法的有效性和实用性。实验结果表明，提出的衰减模型能有效补偿粗糙度引起的超声背散射信号衰减，透射法相对测量误差在6%以内。     

超声悬浮传输及驻波-行波混合驱动

 超声悬浮传输广泛应用于材料制备、生化分析和先进电子制造等领域，声悬浮传输装置具有结构简单、传输形式灵活、传输速度快、传输距离远、应用范围广等优点。概括了声悬浮传输的理论基础，即声辐射力的计算方法；结合国内外研究，总结了不同传输方式对被传输物体的体积、传输的范围及速度的限制；分析了驻波-行波混合驱动进行超声悬浮传输可能存在的问题，展望了声悬浮传输的应用前景。