带有1/4波长指数形复合变幅杆的超声换能器设计

介绍了适合于旋转超声加工的纵向复合式超声换能器的设计.对其进行了理论分析,详细阐述了结构特点、振动方程、振速分布及应力分布等,并获得了换能器振子振幅放大系数、位移节点及应力极大点等参数.然后采用有限元软件ANSYS对其进行模态和谐振分析,得到的结果与理论结果比较.满足工程设计的需要,表明采用有限元法进行分析能够获得较高的精度.     

复合弯曲振动压电换能器及振动分析

在考虑双迭片之间的相互耦合作用的基础上,研究了自由边界条件下的双迭片弯曲振动复合压电换能器的设计方法。从压电方程和弹性力学的运动方程出发,推导出了自由边界条件下的复合压电振子的严格频率方程,并利用有限元软件进行了仿真计算。最后,加工了数个换能器,对其频率及振幅作了测试。结果表明:理论计算频率与实际测试频率相符,可以依据此理论计算设计实际用弯振换能器。     

超声加工用厚电极换能器振子的频率方程研究

旋转超声加工是加工硬脆材料的一种较好方法。为实现长时间连续稳定工作,必须使用厚电极的超声换能器振子。目前,对厚电极换能器振子的研究较少,使用时一般采用近似计算与试验调整相结合的方法。为精确设计厚电极换能器振子,推导了单个厚电极换能器振子的频率方程,并使用模态试验分析和有限元仿真相结合的方法进行了验证,结果表明:在给定的电极厚度范围内,换能器振子的谐振频率误差小于5％,完全满足工程应用的需要。     

圆锥形超磁致伸缩换能器变幅杆的设计

主要对磁致伸缩换能器的圆锥形变幅杆进行力学分析和讨论 ,以磁致伸缩换能器变幅杆设计理论为基础 ,设计并计算了圆锥形变幅杆谐振条件要求的尺寸参数关系 ,不同尺寸情况下的振幅放大系数、振速分布函数、应力分布函数及节面位置等 ,并导出了圆锥形变幅杆的频率方程 ,为实际开发超磁致伸缩换能器产品提供了设计依据。     

纵扭模态叠加型超声振子的设计研究

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究,该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先,基于等效电路法和传输线理论,研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律,得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组,并通过合理选择各圆柱段的长度,实现了纵扭同频共振。之后,基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性,对该换能器进行了简并设计,在其末端构造出了纵、扭简并节点,解决了法兰设置问题。最后,应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析,结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。     

基于Matlab的超磁致伸缩骨传导振子设计平台研发

针对声学领域中利用稀土超磁致伸缩材料（GMM）设计的微型骨传导振子结构设计计算复杂的问题,提出设计一款稀土超磁致伸缩骨传导振子的结构设计平台。在稀土超磁致伸缩换能器设计理论的基础上,利用Matlab强大的数据处理能力和GUI图形用户界面功能搭建了骨传导振子的设计平台。该平台可以对骨传导振子内部的GMM棒、激励线圈、预压力机构等部件进行设计计算,还可对骨传导振子的性能指标进行检验。该平台操作简单,可根据设计要求进行改变参数,有效地提高了设计效率。     

超声振动系统的四端网络设计方法及其应用

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发，建立了机械四端网络的数学模型及传输特性方程，给出了几种常用变截面杆的四端网络传输参数。分析了超声换能器和变幅杆的频率方程及两端振速比，计算了超声手术刀振动系统的振型及应力分布。四端网络设计方法可有效地设计各种换能器。变幅杆以及由它们组合的复杂振动系统。     

指数形超磁致伸缩换能器变幅杆设计

采用超磁致伸缩材料Terfenol-D作为换能器中致动元件,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统。以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型。对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数以及节面位置等参数,为实际产品设计和制造提供了理论基础和参照标准。     

斯特林制冷机用动圈式直线压缩机共振频率特性仿真分析

基于斯特林制冷机用动圈式直线压缩机及其相应简化物理模型，给出了振子的受力特性和振子系统动力学控制方程，通过对动圈式直线压缩机的性能仿真系统的就其共振频率及特性进行了分析，对整机优化设计与性能改进具有重要意义。     

多阶梯弯振圆盘的设计

由弯振辐射阶梯盘与纵振换能器组合而成的复合超声振动系统,因其兼具弯曲振动低声阻抗和纵振换能器高辐射效率的特点,在气介式功率超声领域有着很好的应用。阶梯圆盘的频率方程中包含特殊函数,且方程数目多,求解过程非常繁杂。以自由边界条件下的单阶梯、双阶梯弯振圆盘为例,提出在给定阶梯圆盘弯振频率﹑基底厚度以及材料参数的条件下利用数值计算方法,编程设计阶梯圆盘的方法。试验测试与理论计算相吻合。为多阶梯弯振圆盘的设计提供一种新的方法。     

Study of the Efficiency of Acoustic Wave Excitation by a Single-Wire Radiator under the Action of the Lorentz Force: Development of an EMA Transducer (Instrumental Realization)

The dependence of the displacement on the depth and width of the working clearance during acoustic (ultrasonic) wave excitation under the action of the Lorentz force developed by single-wire vibrator is considered. Unlike in studies performed earlier, the plane perpendicular to the axis of the vibrator is presented. Theoretical and calculated data are compared. The design of an electromagneticacoustic (EMA) transducer is described. An instrument based on a similar transducer was approved at a number of enterprises.     

超低频标准振动台支承弹簧选择设计

通过实验的方法研究了乳胶管弹簧在不同的并联股数、初始长度及规格组合下的力 -位移特性 ,并运用最小二乘原理给出了拟合曲线方程。同时求解了采用该乳胶管弹簧下的超低频标准振动台的运动方程近似解 ,得到了波形失真度计算式。最后计算了不同组合下弹簧的波形失真度 ,为设计超低频标准振动台波形失真度最小的支承弹簧提供了选择依据     

Frequency adaptive driver for ultrasonic vibrators with motional current feedback

A driving circuit of frequency adapting for an ultrasonic vibrator with motional current feedback has been presented in this paper. Via a voltage-controlled oscillator (VCO) and a digital/analog converter (DAC), the driving signal would be magnified by a linear power amplifier to actuate the vibrator. Since the vibrating velocities or displacements at the surface end of a vibrator could be predicted through the measurement of motional current, the motional current passing through the vibrator was detected by a current transformer (CT) type sensor as feedback to monitor the optimal level of output power. The calculation for phase difference and the tuning strategy for driving frequency were implemented by a microcontroller integrated with an A/D converter and a voltage comparator as well as the signal attenuation and level tuning circuit. The experiment demonstrates that the temperature effect corresponding to frequencies is at 9.75 Hz/°C shifting and the external loading reflected to frequencies is about 8.3 Hz/gm offset. The proposed circuit has the great performance in rejecting the disturbances from external loading and thermal effect.     

小型扭杆弹簧倾斜仪机械振子的力学性能分析与改进设计

介绍了小型扭杆弹簧倾斜仪的工作原理,使用ANSYS有限元分析软件对扭杆弹簧振子进行了静态、模态等分析,给出了应力云图和各阶振型图。从理论和实验方面研究了扭杆弹簧振子的固有频率,结果表明,实验测试与理论估算值同ANSYS分析值大体吻合。分析了倾斜仪的灵敏度与电容传感电路的灵敏度、扭杆弹簧振子几何尺寸等之间的关系,提出了一种新的振子弹性结构,有限元分析结果表明:此结构有利于提高倾斜仪的机械灵敏度,减少交叉耦合误差,增加了仪器机械本体的稳定性。     

基于神经网络的多声道超声气体流量计研究

在以弦向声道布置的多声道超声气体流量计原理的基础上,采用Gauss-Legendre数值积分和线性神经网络相结合的方法完成自适应调整权系数的多声道超声气体流量计建模。在建模过程中,根据Legendre正交多项式的节点值,计算多声道超声换能器的位置分布值,再按照Widrow-Hoff学习规则,由leanrwh函数求解出各声道的层流流速和权系数值表,最后根据实时测量出的层流流速,通过插值算法自适应匹配一组最佳的权系数值,计算出流速和流量值。并以4声道交叉布置方式的超声气体流量计为例,进行测量误差仿真实验和物理实验,误差均能满足实际测量要求。     

基于起跳稳定性的仿蝗虫八杆跳跃机器人设计

通过模仿蝗虫起跳过程中的后足胫节末端的直线运动轨迹和起跳稳定性，提出了一种仿蝗虫八杆跳跃机器人设计方法。建立运动学模型并利用天牛须搜索算法对机构的尺寸参数进行优化设计，优化后的八杆跳跃机构的等效胫节末端轨迹和蝗虫后足胫节起跳过程的末端轨迹吻合，基本为一条斜直线。基于拉格朗日方程对八杆跳跃机构的起跳动力学进行建模，并分析了身体所在杆的质心位置对起跳过程的影响，发现通过增大等效跗节杆的质量能提高起跳动力学稳定性。根据运动学和动力学分析的结果，设计了仿蝗虫八杆跳跃机器人，并利用高速摄像机搭建实验平台记录其起跳过程，验证了等效跗节杆的质量对起跳动力学稳定性具备有效的调节效果。     

A DETAILED DESIGN OF A LAB-BUILT MODULATOR DRIVER FOR A MÖSSBAUER SPECTROMETER

The Doppler modulation system is a principal part of a Mössbauer spectrometer. It includes the Doppler modulator (velocity transducer) and a control system (the modulator driver) which consists of a function generator that produces a reference signal by which the vibrator can be controlled and the error correction circuit that corrects the motion of the vibrator according to the reference signal. The motion of the driver must be identical to the preferred wave shape for the operation of the spectrometer. The aim of the present article is to design and test a low cost lab-built modulator velocity driver for a Mössbauer spectrometer to be used in the constant acceleration (triangular) mode of operation, although it can be used in the other operational modes. A triangular wave is stored in RAM. The axis of the vibrator carries two coils, one for the driving signal and the other for the pickup signal which gives the shape of the motion of the driver (i.e., the actual motion of the source). The stored reference triangular wave is compared with the one from the pickup coil and the difference between them gives an error signal. The error signal will be zero if the motion of the vibrator is identical to that of the stored wave. This error signal is added to the driving pulse in a suitable phase and amplitude in order to obtain a source motion with minimized deviation from its correct value.     

数控机床圆轨迹运动误差测试仪器和方法的研究

介绍一种新的可用于数控机床圆轨迹运动误差测试的二雏球杆仪。该二维球杆仪包括一根两端与精密小球相连的测量杆和一台高精度的旋转编码器，测量杆内置有可用于测量位移的高精度传感器，旋转编码器用来精确测量杆的转动角度。分析了测量仪器的误差，并进行了校正。试验表明，该仪器不仅可测量出机床圆周运动轨迹精度，用于机床的精度评价，还可以测出机床圆周运动任意指令位置的定位误差值，为进一步用于对圆轨迹的误差补偿打下基础。     

基于四端网络法的超声珩齿振动系统设计

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发,建立机械四端网络的数学模型及传输特性方程,导出了超声珩齿复合振动系统的频率方程和放大系数计算公式。将小端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆与被加工齿轮组成复合振动系统,将齿轮简化为圆柱杆,采用四端网络方法,得出了复合振动系统的频率方程与放大系数公式。