四分之一波长超声聚能器设计──指数形和双曲函数形

在超声加工应用中，超声换能器设计是相当重要的，这类超声换能器可由半波 振子和半波聚能器组成，或者如本文所介绍的，可由四分之一波长振子和四分之一 波长聚能器组成。显然，在同样工作频率下，后者具有总长度（半个波长）最小优点， 从而换能器的体积、重量也最小，这就可能获得单位重量的换能器材料的高功率输 出。本文介绍了指数形和双曲函数形四分之一波长聚能器的计算，给出了一系列表 达式和相应的计算曲线，其中包括上述两种四分之一波长聚能器的频率方程，换能 器轴向振速和应力分布以及换能器的前后振速之比。计算机辅助设计给出了所要设 计的超声换能器的结构图以及各个设计参数的计算曲线．     

四分之一波长聚能器设计——(一)圆锥型部分

超声加工的应用范围很广,而在超声波加工设备中,其关键部件就是超声换能器。这种超声换能器由两部分组成,一部分是声振动推动级,就是换能器振子部分,它可以是压电式的或磁致伸缩式的,目前使用最普遍的是压电振子。另一部分是声振动的放大级,就是超声聚能器部分。在聚能器的输出顶端可以获得比较高的振动能量,以满足各种加工需要。从结构上讲,各种各样的超声换能器可以归成以下三种类型;它们的工作频率大都在几十千赫范围,一般为二十千赫左右。 第一种最常见的换能器是由半波振子和半波聚能器组成,而且半波振子部分多数采用压电纵向复合式振…     

超声排水采气换能器研究

在气井开采的中、后期，气井底部往往积水．使采收率下降。本文介绍了超声排水采气换能器的设计。该换能器采用纵向复合式换能器振子和四分之一波长聚能器的组合结构．聚能器设计成阶梯结构，压电陶瓷采用大功率发射材料，前盖板采用硬铝，后盖板采用20钢。压电陶瓷的居里点为330℃，故该装置适合于深井、高温条件下使用，并且具有每小时雾化量大、体积小，成本较低等特点。     

四分之一波长聚能器的理论分析与计算

聚能器是超声换能器的重要组成部分。通常按１／２波长和１／４波长这二种方法进行设计。本文讨论了１／４波长聚能器的设计方法，从一般形式出发，引入形状函数，根据聚能器各部分的边界条件和连续条件，按一维问题考虑，从理论上推导出了在有负载情况下，复合聚能器的频率方程和各部分的待定系数，从而可以导出复合聚能器各点的位移、振速、应变，纵向弹性力及应力的一般表达式。     

大振幅超声换能器设计

本文主要介绍超声振子和聚能器两个组成部分的设计，详细分析了纵向复合式振子的各设计参数的作用，并讨论了振子节面位置的不同设置对它的前后振速之比和机电耦合系数两参数的影响。重点介绍阶梯形聚能器的设计，特别计算了在截面突变位置以不同线型曲线平滑以后的振速和应力分布。本文不但给出了各参数的解析表达式，还给出了计算曲线。     

螺杆紧固郎之万型振子的大振幅特性

对设计大功率超声振动系统,振子的大振幅特性是极其重要的。由于缺乏测量方法和合适的可变机械负载,大振幅特性从未测量过。采用瓦特表法和作者提出的可变机械负载阻,测量了最为有效和广泛应用的螺杆紧固郎之万型振子的大振幅特性,证明测量是成功的。作为一例,一个螺杆紧固的振子的最大机械输出功率大于1.5KW,在最佳声负载阻时,其电声效率高达96%。 一、引言 在大功率超声应用中,振子的大振幅特性(LAC)对于振动系统的合理设计是极其重要的。在超声处理中,往往要求给出振速和超声输出功率。大振幅特性(LAC)系指: (1)有效机械阻与振速的关…     

锥盘形超声聚能器的耦合振动特性与优化设计

超声聚能器具有放大振幅、匹配声阻抗、提高声能量传输效率的作用,盘形聚能器与压电圆管组合能够扩大声能量的辐射范围。采用传统的一维理论对盘形聚能器振动的分析,往往忽略了高度对振动的影响。为了获得符合盘形聚能器实际振动的解析理论,以结构简单且易加工的锥盘形超声聚能器为研究对象,利用等效弹性法分析了高度与半径尺寸接近的聚能器的径、纵向耦合振动。通过引入机械耦合系数,推导得到了聚能器耦合振动的机电等效电路、共振频率方程组和径向位移放大倍数。进一步分析了聚能器机械耦合系数、共振频率和径向位移放大倍数与几何尺寸的依赖关系。利用有限元法对聚能器的耦合振动模态进行了仿真,理论计算与模拟结果一致,验证了理论推导的正确性。振动特性与优化结论的获得为盘形聚能器的工程应用提供了理论依据,为径向复合换能器的振动分析奠定了研究基础。     

通用型功率超声发生器

笔者根据功率超声的共同特性和要求，研制出一种通用型功率超声发生器，可用于各种功率超声设备，如超声清洗，超声焊接，超声加工，超声乳化，分散等。     

ANSYS辅助楔形超声波聚能器的优化设计和实验研究

使用有限元分析方法,设计了一种楔形超声波聚能器。通过对其进行模态分析和谐响应分析,优化聚能器的结构,保证所设计的聚能器能具有较纯的纵振模式、辐射面振幅分布均匀。为了验证有限元分析结果,在水介质中进行了相关的空化腐蚀实验。实验证明,聚能器工作时,辐射面振幅分布均匀性较好,侧面无明显横振。     

半波长聚能器的理论分析与计算

带有聚能器（又称变幅杆或速度变换器）的超声换能器的设计，通常按半个波长 和一个波长这二种方法进行设计。本文讨论了一个波长的设计方法，以超声换能器 的波腹为界，把换能器分为聚能器和夹心式发生器二部分，然后，从一般形式出发， 引入形状函数，根据聚能器各部分的边界条件和连续条件，按一维问题，从理论上 推导出了在有负载情况下，复合聚能器的频率方程，同时导出了计算复合聚能器各 点的位移，振速，应变，纵向弹性力，应力和振速放大系数的一般表达式，为今后 各类聚能器的设计提供理论依据。