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…     

用精密声级计测量环境振动的几个问题

在环境噪声和振动控制工作中,测量振动参数(如加速度、速度和位移)的方法很多。常用的测量系统一般由四个基本单元组成,即振动传感器→前置放大器→分析器→显示记录器。振动源所产生的振动讯号,首先被振动传感器接收而转换成相应的交流电讯。因此,振动传感器也就是一种把振动的机械能转换成电能的换能器。由传感器出来的振动电讯号送到前置放大器中,后者的主要作用是进行阻抗变换,讯号调节(放大或衰减)以及在加速度、速度和位移参数之间进行微积分模拟电路的变换。随后输送到分析器中,再通过不同的电路对被测讯号进行检波和频率分析,即检波出讯号的峰值、平均值或有效值,以及进行频率(或频带)的滤波分析。     

压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的径向振动

对由压电陶瓷圆环与金属圆环组成的复合振动系统的径向振动特性进行了研究。首先分析了压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动,推出了其各自的机电等效电路。在此基础上,得出了压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的机电等效电路及其共振频率方程。探讨了系统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。研究表明,当复合振动系统的壁厚比增大时,其共振及反共振频率升高。对于换能器的第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大而单调减小;对于换能器的第二阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大会出现一个极大值,而且,在一定的壁厚比范围内,换能器第二阶径向振动的有效机电耦合系数大于第一阶径向振动的有效机电耦合系数,这一规律与传统的有关压电换能器的分析理论及结果是有所不同的。     

一种分析非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器性能的方法

非均匀厚度1-3型压电复合材料可用于制作宽带压电换能器,已广泛应用于水浸无损探伤、声波测井以及超声成像等领域。为分析该换能器的振动及其性能,提出了一种并联振子等效电路模型,将非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器看成并联的谐振器阵列,采用三维厚度伸缩振动模型对单个谐振器单元进行理论分析,得出了非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器的阻抗计算公式;为验证该模型的正确性,设计并制作了一个平凹的1-3型压电复合材料换能器;实验结果显示,并联振子等效电路模型能准确的分析非均匀厚度1-3型压电复合材料片的性能。结果表明,非均匀厚度换能器带宽的主要是由压电片的厚度差异决定,研究结果可为非均匀厚度宽带换能器的设计提供参考。     

具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳振动局域化

为控制周期加筋圆柱壳在通带振动的远距离传播问题,拟采取肋骨尺寸无序配置的方式实现将振动局限于振源附近,为此开展了具有肋骨尺寸无序配置的加筋圆柱壳振动局域化研究。为定量预报局域化因子,将加筋圆柱壳各周向模式振动沿轴向的传播等效为耦合振子链的振动传播问题。以加筋圆柱壳有限元振动分析的结果为输入,使用结合波数分析的参数辨识技术给出了等效振子固有频率参数和耦合参数,利用耦合振子链的无序局域化因子公式预报肋骨尺寸无序配置加筋圆柱壳的局域化因子,用于判断振动局域化的发生。为预报局域化因子所需要的肋骨尺寸无序度参数使用了参考模型辨识技术。针对具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳所开展的振动局域化分析结果表明,肋骨尺寸变化能导致单元对地刚度发生改变,从而导致单元固有频率发生改变。因此,肋骨尺寸无序配置可实现振动局域化,具体程度同振动模式、肋骨尺寸无序度参数和频率相关。     

B5 —种具有多共振频率的功率超声换能器

Ｂ５—神具有多共振频率的功率超声换能器林书玉，张福成，郭孝武（陕西师范大学应用声学研究所西安·７１００６２）本文研究了一种具有多个共振频率的功率超声换能器。该换能器由一夹心式振子及一个弯曲振动薄圆盘组成，夹心式振子产生的纵向振动通过模式转换变成圆盘的...     

PZT压电复合材料圆环性能仿真和制备

高频宽带全向换能器是水声换能器研究的发展方向,PZT压电复合材料圆环既能够水平全向发射和接收水声信号,同时又使换能器的带宽得到扩展。利用ANASYS有限元仿真软件对2-2型压电复合材料圆环结构进行模态仿真,得到带宽和结构尺寸的关系曲线。在仿真模拟的基础上,形成设计方案,将压电陶瓷圆环沿轴向方向均匀切割,把环氧树脂浇注于切槽,经打磨和被覆电极,制成2-2型压电复合材料圆环。对压电复合材料圆环的压电和介电性能进行测试,结果为谐振频率388k Hz,带宽11.2k Hz,声阻抗18.05Mraly,相对介电常数859,声速3200m/s,d33常数480 p C/N,振动位移89.5pm。该压电复合材料圆环适合做水平全向宽带换能器。     

复频超声换能器的研究

研究了一种具有多个共振频率的功率超声换能器，即复频超声换能器。换能器由一个纵向振动夹心式压电超声振子和一个弯曲振动薄圆盘复合而成。给出了换能器的理论共振频率方程，对实际制作的换能器的共振频率，等效电阻抗及有效机电耦合系数进行了实验测试，并对换能器的大功率工作性能进行了定性的测量及观察。实验结果表明，给出的换能器可以在不同的振动模式上工作，因此具有许多共振频率，且对应换能器不同的共振频率，换能器的等     

DQE方法及其在平板振动分析中的应用

介绍一种新的数值方法－DQE方法用以分析具有不连续几何形状和具有集中质量平板的自由振动,其基本思想是根据平板的具体情况将求解区域分割为几个单元,在每个单元内部用DQ方法将其控制方程离散,各单元之间的连接点上应用平衡条件和连续条件,再加上边界约束条件可得到问题的特征方程。作为数值算例,计算了具有集中质量平板和L型平板的固有频率,并与已有数值结果作了比较。     

Ⅳ型弯张换能器的数字建模

Ⅳ型弯换能器的振动机理比较复杂,它包涵着驱动振子的振动、壳体的振动、水介质振动及它们之间相互耦合而构成的复合振动。本文对其进行了较详细的理论分析,给出了换能器壳体的振动位移分布和谐振频率。并根据干模态讨论了换能器在水中的声辐射特性;再者,结合压电方程及换能器的振速、应力分布给出了换能器在水中的电机声等效电路。理论分析结果与有限元法及实验测量进行比较,符合较好。