压电换能器无线能量传输技术研究

阐述了一种利用压电换能器进行无线能量传输的方法,既保证了密闭容器内外能量的传输,又可以避免对容器做物理穿透.搭建了三明治结构的能量传输实验系统,并对不同直径的压电换能器片对应的接收声压进行比较.为了减少界面反射,避免回波及多径传播损耗,系统中进一步加入了发送端和接收端阻抗匹配网络,并根据实际测试结果确定了最佳匹配参数.能量传输效率、能量传输增益的对比实验表明,压电陶瓷片传能结构可达到47％的能量传输效率,输出功率可达到15 W以上.     

AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

随着近红外声光可调滤波器（Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR）光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统（Advanced Design System,ADS）仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S₁₁>-29.8dB,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.     

声光器件的设计方法

本文介绍宽带体波声光调制器(时间调制)和光束偏转器(空间调制)的设计和制造。当给定调制带宽、通过效率和可分辨单元数等技术要求后,能系统地获得最优化器件的参数。利用计算机模拟程序,可使换能器带宽和阻抗匹配达到最优化。最后还介绍根据特性要求和传播损耗来选择材料的标准,同时还讨论高性能器件制作的实际方法和具体器件的参数。     

一种超声换能器阻抗匹配的研究

为了便于探鱼声纳更好的应用于小渔船,其换能器基阵应简易轻便,易于安装,因此把换能器的匹配网络放在干端,减小换能器基阵的体积与重量。为解决长线传输过程中换能器的阻抗匹配,提出了一种匹配方法,在实际应用中很好地解决了超声换能器的宽带阻抗匹配。     

声光调制器换能器阵列远场声束特性研究

根据亥姆霍兹方程的远场解,为使声光调制器(AOM)换能器在输出平面上声压输出的分布模式较好,衍射光能的传输特性更好,该文研究并提出了换能器的远距离分布模型.基于该理论模型,仿真分析了远场声束截面声强分布、传输中心轴声强分布及声束束宽等换能器相关特性,并利用计算激光衍射效率的方案进行实验验证.实验表明,测试数据与该理论模型吻合,在90％的能量区域内,理论模型拟合测试数据的误差低于5％,实验条件下声光晶体在2.08 mm≤z≤3.43 mm(z为晶体中传输距离)范围内具有最佳模式转化效率.利用此模型可确定声光器件中晶体最优衍射率区域.     

PbMoO_4和TeO_2声光偏转器的仿真及特性分析

该文设计了中心频率100MHz、在0.632 8μm波长激光下工作的PbMoO4和TeO2正常声光偏转器,并给出了2个器件的尺寸设计参数,然后使用MATLAB软件对2个器件进行仿真,根据得到的最大衍射效率、工作带宽及渡越时间等特性曲线和参数,对2种偏转器的工作特性进行了分析。仿真结果表明,TeO2偏转器的工作特性较PbMoO4偏转器有一定提升。     

电子器件

0614203基于透明铁电陶瓷的高速可变光衰减器〔刊,中〕/陈捷//压电与声光.—2006,28(1).—2122,26(L)0614204低损耗梳状声表面波延迟线的耦合模分析〔刊,中〕/王文//压电与声光.—2006,28(1).—1013(L)梳状换能器可看成若干叉指单元电端并联,声端首尾串联而成的网络,采用单向结构可降低采用这种结构的声表面波延迟线的损耗。根据耦合模(COM)理论推导出整个换能器的混合矩阵(P矩阵)并结合等效电路模型得到了整个延迟线二端网络的导纳矩阵以及延迟线的幅频及相频响应。本方法能模拟指间反射、三次行程、指条寄生阻抗以及外围电路对器件的影…     

用于光纤声光器件的超声换能器与模式转换器

研制了一种可用于全光纤声光器件的超声换能器,设计了由光纤和换能器构成的纵-弯模式转换系统,并将所作的换能器和模式转换系统应用于光纤声光可变衰减实验。结果表明,设计的换能器既有较宽带宽又有较高发射效率,完全可以满足全光纤声光器件的需要。     

双声光二维Q开关提高连续Nd:YAG激光关断损耗研究

分析了单声光器件、超声场相互平行和相互正交的两声光Q开关器件衍射损耗,给出正常布喇格衍射的超声场相互平行和相互正交的双声光Q开关器件衍射效率的表达式.采用功率分配器保证两声光Q开关的同步和有效功率驱动.Nd∶YAG激光器的实验结果表明,超声场相互平行双声光Q开关的关断损耗比单声光器件提高了1倍多,而超声场相互正交双声光Q开关的关断损耗比单声光器件提高了2倍多,能够有效的关断大功率固体连续激光.     

声频定向系统超声换能器频率特性及匹配

音频传输效率和音质问题一直是影响声频定向系统发展应用的主要因素.声频定向系统中需要对声频定向系统中的超声换能器进行频率特性分析及阻抗匹配,以达到最高的传输效率和最佳的音质效果.详细分析了超声换能器的频率特性及匹配方式,并对超声换换能器参数进行了测试,根据测试参数设计了阻抗匹配电路.理论分析和实验测试表明,良好的频率及阻抗匹配电路有利于优化超声波发射波形,提高音频传输效率和音质效果.     

Design considerations for acousto-optic devices

The design and fabrication of wide-band bulk acousto-optic modulators (temporal modulation) and beam deflectors (spatial modulation) are described. Optimized device parameters can be obtained systematically for given specifications of the desired modulation bandwidth, throughput efficiency and number of resolvable elements. As the device operating frequency goes beyond a few hundred megahertz, the acoustic transducer response becomes sensitive to the intermediate metal layers between the piezoelectric transducer and the acoustooptic interaction medium. Transducer bandwidth and impedance matching can be optimized using computer modeling programs. Criteria for material selection based on performance requirements and propagation loss are presented. Practical considerations for the fabrication of high performance devices and specific device parameters are discussed.     

声光锁模器件的最佳电学匹配

第一,介绍了LC匹配网路的设计及调试方法,可使换能器所吸收的振荡器输出的功率达到95%以上.用0.5瓦的射频功率驱动铌酸锂-重火石玻璃声光锁模器,零级光(6328(?))的调制度达92%.第二,介绍一种在54.3～54.7兆赫范围内连续可调,稳定度为(1～2)×10~(-6)的振荡器电路及其调试方法.     

声光调制系统驱动器的研制

超短脉冲激光调制系统包括腔倒空驱动器、匹配网络和声光换能器。研制的激光脉冲调制系统运用锁相技术,采用单片、集成锁相环代替分立元件,实现了片内鉴频和鉴相,解决了高频信号传输的难题。研制的腔倒空驱动器能输出4 MHz、800 kHz、400 kHz、80 kHz、40 kHz、800 Hz、400 Hz等不同重复频率的脉冲信号,输出功率达到瓦级,满足了声光布喇格池的要求。匹配网络的加入使声光换能器充分吸收腔倒空驱动器输出的功率,增加衍射效率。激光脉冲调制系统已应用在皮秒时间相关单光子计数光谱仪系统中,在实际应用中取得了理想的效果。     

Control of the instrument function of acousto-optic cells with a noncollinear interaction geometry

A possibility of controlling the instrument function of acousto-optic devices with a noncollinear interaction geometry by using split piezotransducers is shown. A device’s instrument function can be corrected by modifying the distribution of the ultrasonic amplitude in an acousto-optic cell along the direction of propagation of optic beams. Optimum distributions of acoustic-deformation amplitudes are found, thus enabling reduction of the sidelobes of the device’s instrument function. The level of sidelobes is shown to depend both on the distribution of voltage amplitudes over sections of an acoustic transducer and on the width of the gap between these sections. An acousto-optic cell is developed and tested experimentally. It contains a piezotransducer consisting of eight sections that are power-supplied through a capacitance divider.     

TeO2压电换能器的外部匹配网络设计

TeO2晶体作为声光性能优越的材料之一,在设计过程中由于阻抗不能完全匹配及声波在不同声学阻抗的弹性体间传播时,分界面处会发生反射和透射,导致损耗在中间频率处过大,频率特性不稳定;分析TeO2压电换能器的阻抗特性呈容性电抗,所以采用感性的电感器件对其进行外部补偿,可提高换能器的性能.     

压电空气耦合超声换能器制备优化及实验验证

空气耦合超声换能器作为一种无损检测(NDT)的重要设备,具有广阔应用前景,但由于压电元件与空气声阻抗失配导致低带宽(BW)、低灵敏度(SNS)及高双程插入损耗等缺陷而阻碍其应用。该文对空气耦合超声换能器制备工艺进行优化,使用COMSOL软件模拟了压电元件的尺寸设计。同时通过采用1-3型压电复合元件与优化环氧树脂+空心玻璃微珠匹配层调控压电元件与空气的声阻抗,制备了工作频率400 kHz的空气耦合换能器。在工作频率时,该换能器的厚度振动模态较纯,带宽较宽,灵敏度与双程插入损耗为-38 dB。结果表明,采用该文自研工艺制备的空气耦合超声换能器具有良好的性能与巨大应用潜力。     

SAW式WTP输入及输出阻抗匹配研究

由于组成声表面波(SAW)式小波变换处理器(WTP)的叉指换能器的等效电路是一个三端口网络,因而其插入损耗和三次渡越反射都与输入、输出阻抗有关且相互影响。为此,在将该芯片用于电子系统中时,必须对其输入、输出阻抗匹配进行研究,以在抑制其多次声波反射的同时保证其插入损耗尽可能地低。因此,该文提出了利用SAW式WTP的导纳矩阵计算其输入、输出阻抗,并由此设计其匹配网络的方法。理论研究和实验结果表明,利用这种方法设计的SAW式WTP的匹配网络,可以使该器件的插入损耗降低30%以上。