静电超声波换能器及其应用

静电超声波换能器及其应用刘镇清，魏墨（同济大学声学研究所）０引言超声波换能器是产生与接收超声波的器件。目前已发展了几种非接触的、有些还是宽带的超声波换能方式［１］，静电换能器便是其中一种。由于静电换能器结构简单，近十余年来各国学者努力探索它的适用性，...     

超声波换能器的设计与研究

目前水力发电厂大坝渗漏排水系统结垢严重,造成排水泵频繁停机,严重影响生产。基于超声波除垢的方法,文中对用于除垢的磁致伸缩超声波换能器进行设计和研究,最终确定磁致伸缩换能器工作频率为24 kHz,功率为150 W。完成了换能器振子和振幅杆的材料选择与结构设计,振子采用窗形结构,变幅杆采用圆锥形平滑过渡的阶梯型结构,计算确定了线圈的匝数和工作电流与电压,对振幅杆进行了仿真和模态分析,仿真结果与设计目标的误差小于2%。     

小功率超声波测距传感器

在机械手、行走机器人等需要进行运动控制的系统中,往往需要测距、接近和防碰传感器。本文介绍了自行设计、调试的小功率超声波测距传感器。由换能器发出间断的超声波窄脉冲同时接收由反射物体返回的反射波。在装订好声速的情况下,通过计算发送波及反射波前沿的时间差,测量运动物体相对反射物间的距离。该传感器具有简单可靠、耗能少、体积小、成本低等特点。本文给出了传感器电路组成及测试结果。     

超声波换能器材料的设计与研究

本文就超声波换能器所用材料进行了分析与讨论，介绍PZT的结构、相图与制备方法，重点对PZT的掺杂改性进行了研究与总结，最后介绍了关于PZT的当前的研究热点与研究方向。     

CHSD-1型超声波换能器电源的设计与实现

介绍了一种应用单片机产生SPWM信号、由IPM智能功率模块组成大功率超声波换能器电源系统的构成、工作原理和软件设计思想.     

新型多分量超声波换能器的研究

为提高超声检测的精度和可靠性,本文提出了能在一点上同时收、发几种超声信号的多分量换能器,并系统研究了这种换能器的结构、电声特性以及在声发射检测中的应用。     

导纳圆图在压电式超声波换能器中的研究

分析压电式超声波换能器的等效电路，并由等效电路输入阻抗的导纳圆图确定了换能器的元器件参数以及谐振频率、机械品质因数和工作带宽等特征参量。     

基于超声波流量计的换能器谐振频率测试

在不增加系统资源的情况下,通过流量计自身的软硬件资源与外部模拟测量信号的紧密结合,自动测试超声波换能器的最佳驱动频率,使得接收信号幅值最大,增强原始信号强度,提高了超声波换能器输出信号的信噪比,使测量结果更加可靠。     

超声换能器驱动电路的设计

超声换能器及其驱动电路是超声测距系统中的关键组成部分,它决定了一个系统所能达到的最终指标。本文通过分析超声换能器的结构和特性,讨论了驱动电路的基本设计方法,并给出了具体的电路,电路的性能已得到实验的验证。     

超声拉丝换能器的设计

依据1/4波长对超声拉丝换能器进行设计,并对横截面由不同材料组成的换能器振子进行了参数修正.利用ANSYS软件对两种换能器进行振动模态分析,对比分析结果并验证了设计方法.     

超声波换能器测风阵列的优化设计

为了减弱风场在超声波换能器测风阵列中产生湍流,降低湍流对信号采集精度的影响,分析了换能器阵列影响流场的因素,采用6个收发一体的超声波换能器,设置独立的3条测风路径,根据不同来流方向,建立了风速计算模型,结合换能器晶片的工作特性,改进测风阵列的设计,降低了阴影效应的影响。利用FLUENT软件,通过设置不同的雷诺数、来流风速和风向参数,仿真了流场在阵列中分布特性,得到阵列速度云图和测风路径速度变化图,验证了改进后的测风阵列性能有效提升,说明了所设计阵列能满足测风精度提高的要求。     

四分之一波长夹心式压电超声换能器的设计研究

阐述了四分之一波长夹心式压电超声换能器的结构特点,对其机电振动特性进行了理论分析,得出纵向振动下换能器的机电等效电路图,给出了频率方程,并设计出一个换能器.使用有限元仿真软件ANSYS对换能器进行模态分析,结果显示其纵向振动时的同有频率与理论值十分接近,验证了理论推导的正确性.     

超声相关微流量计研究

提出了运用互相关技术测量微小流量的新方法。通过自动加标识物使单相流的测量转换为双相流的测量，使互相关技术在单相微小流量的测量中得到较好的应用。主要介绍了新方法的原理、传感器的设计、系统的硬件构成以及信号处理的方法。     

水中探测超声换能器研究

讨论了水中近距控测装置的超声换能器设计,选择厚度振动模式的换能器,按品质因素和其方向性确定换能器的最佳工作频率与圆片厚度。通过水池实验,表明这种应用于水中近距探测的换能器具有工作可靠、方向性好、结构简单、成本低等特点。     

基于形态分析的超声探头扫描子系统的设计研究

从形态分析的原理出发,结合超声探头的特点,列出了形态学矩阵,依据扫描系统的评价标准,得到管道检测机器人系统超声探头扫描子系统的最优设计方案,并给出了具体的设计参数。     

Multifrequency Langevin-Type Ultrasonic Transducer

Russian Journal of Nondestructive Testing - Classical Langevin-type transducers used in various ultrasound systems to generate high-power ultrasonic vibrations have one operating frequency...     

铝合金零件超声滚压换能器设计及仿真分析

利用超声滚压加工具有细化和均匀零件表面金相组织等优于传统滚压工艺的特点,把超声滚压工艺应用于铝合金零件的精加工,以提高铝合金零件的表面质量和机械性能。根据超声滚压的频率和振幅因加工材料不同而不同的特性,基于等效电路原理,针对7050铝合金套筒的外圆超声滚压加工,专门设计了相应的换能器,并利用有限元软件对其进行了模态分析及谐响应分析。分析结果表明,所设计的换能器的纵振频率、振幅等技术参数能满足预定材料的超声滚压加工要求,设计是合理和可行的。     

水下探测微电容超声波换能器线阵设计与封装

提出一种应用于水下探测的低频微电容超声波换能器阵列。在分析微电容超声波换能器阵列复合结构和工作原理的基础上,建立了换能器阵元和一维线阵的指向性表达式,并通过分析结构参数对指向性的影响,确定了阵列几何参数。针对微电容超声波换能器水下应用需求,研究了阵列水下封装方法,通过封装结构设计和封装材料的选取,完成了换能器阵列水密封装。同时,制定了换能器阵列性能测试方案,并搭建了相应的测试、探测系统,经测试换能器线阵-3dB主瓣宽度为5°,最大旁瓣级为-13.5dB,可实现水下1m范围内的目标清晰探测。实验表明,提出的微电容超声波换能器阵列设计和封装方法合理,为改善微电容超声波换能器阵列水下探测性能提供了设计依据。