功率超声振动系统研究进展

本文对国内外近几年来在功率超声振动系统方面的研究进展情况作简要介绍，内容包括大功率纵振系统，弯曲振动和扭转振动系统，复合振动系统，大尺寸振动系统，在空气中产生功率超声的振动系统以及某些特殊用途的超声振坳系统等６个部分。     

A1 功率超声发展近况和展望

Ａ１功率超声发展近况和展望林仲茂（中国科学院声学院研究所北京·１０００８０）近１０年来大功率超声的产生、基本效应和技术应用的研究有较大的进展。大功率超声换能器除常用的纵振模式外，发展了扭转和弯曲振动模式以及纵扭、纵弯等复合振动模式换能器，扩展了新的应...     

大功率纵-弯超声振动系统的研究

本文研究了一种大功率纵－弯昨合模式超声振动系统。该系统由两个纵向大功率夹心式压电超声换能器及一个均匀截面直棒组成。文中给出了该振动系统的具体结构及其共振频率设计方程。根据均匀直棒的纵向及弯曲振动理论，导出了振动系统中纵向及弯曲振动同频共振的条件。     

功率超声技术的现状与展望

功率超声技术的现状与展望王建明（上海船舶电子设备研究所·２０００２５）功率超声是以物理、电子、机械振动、材料等学科为基础的现代高新技术之一，它是以能量使物体或物性变化的功率应用，在国民经济中它对提高产品质量，降低生产成本、提高生产效率、防止环境污染等...     

旋转超声加工振动系统的研究

本文利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575HZ,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能够满足旋转振动系统的工程设计要求,从而提高其设计的效率和可靠性。     

A4 负载条件下功率换能器的特性研究

本文给出３种换能器系统在，有一定输入功率负载条件下输入电阻抗，电声效率的频率特性在某一工作频率处的功率特性，并与线性理论结果的趋势相一致，对大功率超声换能器的应用有一定指导意义。     

扭转振动压电超声换能器的研究

本文对夹心式复合结构压电超声扭转振动换能器进行了系统的理论研究，该换能器由两段金属真圆棒及切向极化的压电陶瓷圆片堆复合而成，文中首先研究了切向极化压电陶瓷细长管的扭转振动性，推出了其机电等效电路，并提出了压电陶瓷细长管截面扭转系数的概念。，     

振动功率流防振系统

为了更好地对船舶结构噪声加以控制,达到减振降噪的目的,就必须确定振源位置、振动的传播途径,弄清个别机械在构成共同振动中所起地作用。因而采用了振动功率流的概念,提出了两种测量振动功率流的方法——直接测量法和间接测量法,建立了两种测量方法的数学模型,并且对这两种测量方法加以详细的介绍,分析了这两种测量方法各自的优缺点。最后用试验进行了验证。     

纵向振子与圆盘组成的弯曲振动超声换能器的研究

用等效电路法研究了由纵向振动直棒与弯曲振动固盘组成的复合系统的共振频率及振动模式设计制作了几个具有弯曲振动圆盘的超声换能器,实测了它们的共振频率及振动位移分布。结果表明,实测值与设计值比较接近。本法计算简单,在此类换能器的实际设计中,具有一定的应用价值。     

A2 弯曲振动变幅杆的设计

按照一般的变幅杆设计理论，超声弯曲振动变幅杆的设计将会非常复杂，为满足工程上的需要，我们在本文中给出一种简单的近似有效的弯曲振动变幅杆的设计方法，并以弯曲理论来分析其放大倍数，在考虑了转动及剪切形变的影响后，还阐述了更精确的设计理论，通过实验发现实测的变幅杆谐振频率很接近于理论设计值。     

功率超声振动在金属材料成形中的研究及应用

功率超声振动在金属材料成形领域,如在超声处理液态金属、超声焊接成形、超声金属塑性成形及金属半固态成形等方面有着广泛的研究和应用.结合作者的研究成果,介绍了功率超声振动应用于上述各种成形方法的原理,相对于传统方法的优点及其研究和应用现状.认为,由于超声成形的环保、节能和高效性,功率超声振动在金属材料成形领域的研究和应用,特别是用于半固态成形领域中,将有广阔的发展前景.     

纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发，结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下，纵振动和扭转振动的等效网络，以一维声传输线理论为基础，推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程，通过合理地选择变截直的弯延指数β，从而设计出了同一长度下，纵振动的基波和扭转动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器，并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。     

B2 功率超声振动系统的电声效率测量

本用导纳圆图法和谐振导计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量，结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等，测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径。     

计及横向振动的夹心式功率超声压电换能器

研究了大尺寸夹心式压电换能器的耦合振动。通过引入各部分的振动耦合系数及等效弹性系数,推出了换能器的耦合振动频率方程。与一维理论比,本方法不受换能器横向尺寸的限制。与数值方法比、本方法无需电子计算机就可迅速得出结果。实验表明,本方法得出的夹心式换能器的共振频率比一维理论得出的结果更接近于实测值。     

功率超声换能器电声效率测试装置的研究

本文以单片机为测试工具，研制了一台测量功率超声换能器电声效率的测试装置，采用本装置可以能动地电声匹配电路电学参数的测量，方便，迅速地测出功率超声换能器在实际工作状态下的电声效率。     

B2功率超声振动系统的电声效率测量

本文用导纳圆图法和谐振导纳计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量。结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等。测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径     

一种具有多工具头的超声换能振动系统

研究了一种新的超声波振动打孔系统.该系统由超声换能器、变幅杆、弯曲振动棒以及多工具头组成.与传统的单工具头超声波打孔装置相比.多工具头打孔装置具有工作效率高、换能器发热小等优点.文中给出了振动系统各部分的频率设计公式以及整体共振频率的计算公式.实验表明,振动系统各部分共振频率的设计值与测量值基本符合.多工具头超声振动系统的实用工作性能比较理想.     

超声功率源的系统功能设计

超声功率设备运行的可靠性和稳定性在生产实践中有着特别重要的意义。本文对超声清洗机和超声加工机等设备的超声换能器在运行过程中的性能特征进行了分析，提出了影响起声功率设备运行可靠性和稳定性的物理机理，从而对超声功率源的系统功能设计提出了具体要求。     

用S矩阵法优化设计功率换能器系统

本文从一个较新的角度，即Ｓ矩阵分析法，分析了功率超声换能器系统，并引入了最优化算法进行设计，避免了传统设计中近似建模的不精确性及硬件实现过程中人工调试的繁琐，实验结果与理论分析吻合，以此为依据设计的超声手术刀用于多种外科手术，性能良好。