双迭片弯曲换能器接收特性的分析与计算

本文理论上导出边缘固定金属压电陶瓷双迭片圆板弯曲振动换能器在忽略辐射阻尼和损耗及满足薄板小挠度和轴对称条件下位移的一般解,并进一步得到了共振频率,自由场电压灵敏度的计算公式,和实验样品的测试结果进行了比较,所得结果对金属压电陶瓷双迭片圆板弯曲振动换能器的设计具有参考价值。     

双迭片压电振子的振动研究

利用压电方程和小挠度弯振理论,推导了边界自由压电陶瓷双迭片薄板小挠度条件下弯曲振动位移的一般解及振型频率方程。由频率方程计算得到的各阶振型频率与用有限元方法计算的结果基本相符,并基本得到实验结果的验证。所得结论对边界自由双迭片压电振子弯曲振动的设计提供了理论参考。     

弯曲圆盘换能器的振动特性及激光测量结果

１引言 对弯曲圆盘换能器,以往只研究它的基频振动［１］,很少关心它的其它振动模式。为了要研究激光测振,我们选用了弯曲圆盘换能器作为测试对象,不仅测量了它的基频振动,而且也测量了它的其它振动模式。为了要验正测量的正确性,因此我们用薄板振动理论来近似地计算它的振动模式［２］,并与测量结果进行比较。２．弯曲圆盘换能器振动特性的近似计算２．１周边钳定圆形薄板的振动 周边钳定圆形薄板的振动方程为边界条件为 位移等于零即 斜率等于零即式中Ｅ为板的杨氏模量;为板的密度;为泊松比;为权中心面上任何一点在垂直方向的位…     

矩形辐射板弯曲振动复频换能器的研究

1引言超声清洗以它独特的优势,已广泛地渗透到各行各业的高精度清洗领域,其中低频有利于大污垢较高强度的清洗,而高频则有利于缝隙、间隙、深孔等的清洗,为了获得最佳的清洗效果,需要超声换能器具有多个共振频率。本文提出了一种能够产生多     

压电陶瓷振动振幅的测量

采用激光多谱勒法测量了P4、P8和P5压电陶瓷元件的振动振幅,进而确定压电陶瓷振幅最大时的频率,并且与导纳电桥法测得的频率进行了比较。实验证实采用激光多普勒法可以准确测量压电陶瓷的振动振幅和谐振频率,并且机械品质因数Qm越大,测得的谐振频率越准确,这为评价压电陶瓷元件的质量提供了一种新的手段。     

基于多普勒激光测振仪的Ⅲ型弯张换能器振动模态分析

为了测量和验证Ⅲ型弯张换能器在工作状态时辐射面的振动情况,采用多普勒激光测振仪对Ⅲ型弯张换能器的振动模态进行了测量,并与有限元软件仿真结果进行了对比。测量得到换能器壳体的一阶振动模态的谐振频率为1729 Hz,换能器一阶振动模态的谐振频率为2 065 Hz,与有限元模态仿真结果吻合较好。研究结果表明,多普勒激光测振仪能较好地对换能器的振动模态进行测量,可用于换能器的辅助设计。     

压电陶瓷支承对梁的横向振动与支反力抑制作用

当多跨结构受到横向载荷产生振动时,支承与基座衔接处往往产生较大的支反力。针对该问题,以双支承的梁系统为例,基于压电换能原理,采用柱状压电陶瓷支承作为减振元件,并对其减振效果进行了理论分析。利用Hamilton原理推导了压电机电耦合边界条件下该系统的振动微分方程。结合有限元法和偏微分方程数值计算方法,对不同种类压电材料的机电耦合系统进行了模态分析和动力学响应计算。计算结果表明,压电陶瓷支承可以有效抑制多跨结构中支承传递到基座的振动和支反力。     

双压电薄膜微机器人驱动器的模态分析

讨论了一种双压电薄膜驱动的微机器人,它适用于φ20mm管径的管道检测。本文利用有限元分析的方法研究了双压电薄膜不同边界条件对微机器人驱动器固有频率的影响,对样机的实验结果表明理论计算和实验基本符合结论揭示了双压电薄膜微机器人依靠惯性冲击振动获得驱动的机理,可作为该类微机器人优化设计的理论依据。     

三叠片压电复合换能器弯曲振动的比较研究

用瑞利法对三叠片弯振圆盘换能器在三种不同边界条件下的振动特性进行理论研究,推导了谐振频率及有效机电耦合系数的表达式,通过数值计算分析了复合换能器的谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各结构参数的变化规律并进行比较研究,同时将计算结果与有限元模拟结果比较,结果表明不同边界条件下换能器的结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数影响不同:在换能器结构参数一定时,自由边界条件下谐振频率最大,简支边界条件下最小,固定边界条件下次之;有效机电耦合系数随着金属片厚度、陶瓷片厚度和陶瓷片半径变化时,分别有一个最大值;其他参数一定时,有效机电耦合系数在简支边界条件下最大,自由边界条件下的值稍大于固定边界条件下的值。上述研究结果可为三叠片弯曲振动换能器的设计和实际应用提供一定的理论支持。     

深油井超声探测用的压电陶瓷换能器的研究

超声压电陶瓷换能器可以探测5000m以下深处的地质结构和油井固实程度。用于压电陶瓷换能器的PT－PSN陶瓷性能参数是，Tc=380℃,kt=45%,εr=420,tanδ=1.5%，Qm=2200，Ec=733V/mm。经实验测量和现场试验表明，在温度高达200℃时压电陶瓷换能器的性能稳定，测量精度高。     

压电水声换能器的声学特性分析

压电水声换能器是一种既能作为驱动器又能作为传感器工作的水下探测装置。准确预测其在嘈杂水下环境中的声学特性对设计出坚固耐用的换能器是十分重要的。有限元方法对分析换能器在不同环境中的各种性能十分有效和实用。建立了一种Tonpilz型换能器的二维轴对称有限元模型,设计了基于有限元方法的程序,对其进行了动力学分析,包括模态分析和谐响应分析等,获得了一些声学特性。该程序分析的结果与ANSYS软件分析的结果显示出较好的吻合性。     

夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。     

压电换能器在并联谐振频率附近特性的研究

对压电换能器在并联谐振频率附近的特性包括功率自动调节性能、品质因数、效率、激励电压及承受电压等进行了分析研究。这些特性对大功率超声换能器的合理运用具有重要影响。用实验验证了分析计算的结果,并在某些方面给出了与串联谐振频率附近特性的比较。     

高频宽带圆管换能器研究

压电圆管换能器是水声领域中广泛应用的换能器之一,它一般采用压电圆管的径向振动模态。利用压电圆管的径向振动模态和高阶振动模态来实现圆管的宽带发射性能。采用有限元方法对圆管换能器进行了分析,利用ANSYS软件建立圆管换能器的有限元模型,并对其进行结构优化。最终所制作换能器的径向谐振频率为47.5kHz,其工作带宽为40~80kHz,发送电压响应起伏不超过±4dB,最大发送电压响应为150dB。研究结果表明：所采用的有限元法计算结果与测试结果吻合较好,换能器实现了高频、宽带、水平无指向性的发射性能。     

夹心式功率超声压电陶瓷换能器的工程设计

文中为换能器的优化设计和性能改善提供一些有用的设计指南和解决措施,并对功率超声夹心式压电陶瓷换能器工程设计中的一些重要问题(即换能器各部分的功能及选择,压电陶瓷元件的位置优化,接触界面对换能器性能的影响与预应力的选择及影响等)进行了简要的分析。结论表明,文中所述对于优化设计、改善并提高性能具有参考和使用价值。     

Measurement of piezoelectric modulus by pulsed excitation of piezoelectric ceramic elements

The possibility of measuring the piezoelectric modulus by exciting piezoelectric ceramic components with a radio pulse is considered. It is shown that there is a relation between the piezoelectric modulus and the rate of change of the current envelope at the beginning of the transient. Theoretical relations are derived. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 10, pp. 71–72, October, 2006.     

Electromechanical analysis of piezoelectric bimorph actuator in static state considering the nonlinearity at high electric field

This article contains electromechanical analysis of a piezoelectric bimorph actuator at high electric field by incorporating second-order constitutive equations of piezoelectric material. Tip deflection, block force, block moment, block load, output strain energy, output energy density, input electrical energy, and energy efficiency are analytically derived for the actuator at high electric field. The analysis shows that output energy and energy density increase more rapidly at high electric field, compared to the prediction by the linear model. The analysis shows energy efficiency depends on electric field. Some analytical results are validated with the published experimental results.