钹式水声换能器的研究现状与发展方向

对近20年来钹式换能器（cymbal）在水声领域的研究情况进行了全面的分析,分析对象包括阵元水下振动模式、材料和尺寸参数对阵元机电性能的影响规律、阵元抗静水压性能、阵元指向性形成、新型材料的应用以及组阵对频率、阻抗等性能的影响,同时对钹式水声换能器理论研究用到的几种主要方法做了对比和分析。最后指出了钹式水声换能器未来的几个主要研究方向。     

压电换能器的研制及其在精密工程中的应用

10年前压电陶瓷还只是作为一种新的材料面世,其应用也是介绍日本和欧美的情况,如今压电陶瓷的应用已进入国民经济的各个领域。压电器件以其独特的优越性能,在航空、航天、集成制造等精密工程领域中正发挥越来越重要的作用。 本文首先介绍了压电器件在航天、航空、精密机械制造、控制等高新技术领域中的应用;分析了不同类型压电陶瓷材料和各种不同压电器件的性能;最后指出设计和研制中的一些问题。     

水声换能器的随机噪声绝对校准

本文利用Ｐｒｏｎｙ参数模型进行水声换能器随机噪声绝对校准技术的研究。在研究Ｐｒｏｎｙ参数估计的基础上利用一定带宽的滤波器进行换能器校准的模拟实验，结果表明了利用随机噪声互相关的方法可以有效地排除水声换能器校准过程中由水域边界引起的反射干扰，突破由水域有限尺寸引起的可校准的低频限。最后进行换能器实际校准研究，表明了随机噪声校准技术是换能器低频绝对校准的一种有效方法。     

基于压电陶瓷的新型换能器的研究

Cymbal换能器是一种新型压电复合换能器,能输出较大的位移和驱动力。应用软件分别分析和实验验证了Cymbal换能器的形状参数h对频响和结构特性的影响,同时比较了Cymbal和其它两种结构的换能器在位移方面的差异。     

压电换能器的设计与温度特性研究

针对目前超声振动加工中存在的压电陶瓷发热严重,影响换能器性能和寿命的问题,通过对压电换能器进行设计、分析与试验对比,在保证输出振幅能够满足加工要求的前提下,得出振动系统合适的输入电压范围,使超声振动系统能够稳定运行。首先对超声换能器进行谐响应分析和稳态热分析,分析结果显示,对压电陶瓷施加电压后,换能器输出端的振幅最大,压电陶瓷的温度最高。建立试验平台进行试验分析,试验结果表明,当输入电压达到140 V时,压电陶瓷的温度高于居里温度的一半,此时振幅趋于峰值30.0μm。当输入电压为70～130 V时,输出振幅足够大,压电陶瓷的发热情况良好,能够满足系统长时间工作的要求,为超声振动系统能够稳定工作提供了一种可行方法。     

V型压电换能器的有限元分析与实验

为实现对不同方向环境振动能量的收集,提出了一种新颖的V型压电换能器,对其进行了有限元仿真分析和实验测试.有限元分析表明,压电陶瓷片与金属弹性基片之间有一个最佳厚度比,为0.5,使得换能器发电能力最强.随着换能器两金属基片夹角的增大,其输出电压不断减小.实验测试显示,有限元分析与实验结果具有较好的一致性,且都在压电陶瓷片厚度为0.15 mm时,其输出开路电压最大,验证了有限元分析的可靠性,在输出功率测试中,V型压电换能器对外负载供能具有较好的优越性,且在峰值为0.3N的作用力下,输出功率达到22 μW.     

四立柱压电换能器装配机研制

针对传统压电换能器装配方法中存在的压电换能器电声转换效率低、易发热、陶瓷片易破碎、压电换能器易松开、压电换能器和超声波发生器难以匹配等问题,为实现压电换能器的自动装配,提高装配精度,对压电换能器装配方式进行了研究。通过采用有限元的方法,设计了一种四立柱压电换能器的装配机。论述了该装配机的基本组成部分,并对机械结构进行了力学分析,介绍了电机的控制方法和控制系统的流程。利用该装配机进行了装配,并对新装配压电换能器进行了每天测量。研究结果表明,使用压电换能器的装配机装配效率得到了极大的提升,压电换能器的质量、稳定性和可靠性得到了提高。新装配的压电换能器在装配完后性能仍有一定的提升,在7天之后趋于稳定。     

单-双晶片压电换能器发电能力仿真分析与实验研究

为分析单晶片与双晶片压电换能器发电能力的强弱,设计了单-双晶片压电换能器发电实验装置.首先对装置结构设计和工作原理进行了说明,采用悬臂梁支撑方式进行发电,对单-双晶片换能器进行了仿真分析,得出了换能器工作的形态以及最佳发电频率;然后对系统进行了单-双晶片换能器实验对比测试,分析了驱动频率与激励振幅对单-双晶片换能器发电...     

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.     

随钻声波发射换能器宽频阻抗匹配设计及实验

发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件,其工作带宽及辐射声波能量的强弱是仪器的关键技术指标。换能器是一个非线性容性负载,可以采用阻抗匹配的方式增强有功功率并拓宽工作频带。本文将换能器多模态等效电路与阻抗匹配网络结合,利用电路网格方程对元件参数进行求解。最终在消声水池进行声场测试,观测换能器有功功率、声场辐射声压、发射电压响应等电、声特性,综合评估阻抗匹配网络的效果,为后续的随钻仪器研发及实验测试提供帮助和指导。实验结果表明,本文所设计的阻抗匹配网络能够明显改善换能器的声波辐射性能,频带宽度拓宽3.3倍,有功功率提高1.7倍,声压增强1.8倍,发射电压响应提高5 dB,在12～16 kHz的频带内发射电压响应最高可达125 dB。     

基于AE数值模拟的压电元件传感特性研究

建立结构与压电材料传感元件的二维有限元模型，模拟结构中一种声发射（AE）的产生和传播。通过读取结构表面特定位置节点加速度与压电相节点电压时域信号，实现了结构中微观的AE波传播与宏观的输出电压信号的有机结合，并讨论这种无噪声影响理想条件下1—3型压电复合材料（1—3型PCM）、压电偶极子对、普通PZT材料用于模拟的AE检测时，对AE波径向共振与厚度共振的响应特性。     

多极声波测井激励信号源的研制

采用多极子声源直接获取地层横波信息的多极声波测井方法是现代声波测井技术上的重大突破 ,而激励信号源是实现多极声波测井最为关键的部件之一 ,它主要由单、偶极发射换能器阵和发射电路组成。所研制的单极和偶极发射换能器的频率分别为 6 .7k Hz和 1.3k Hz,完全符合实际测井的要求。采用通用阵列逻辑 (GAL)控制的发射电路具有集成度高、可靠性强等特点。整个激励信号源工作原理简单且切实可行。经模拟井试验 ,实现了单极子和偶极子声波测井 ,所测的纵波、横波与地层有良好的一致性     

国家传感器科技攻关和技术发展

“传感器技术研究”是“九五”国家重点科技攻关项目。文中叙述了传感器科技攻关在解决成果工程化,新产品开发和共性关键技术方面所取得的主要成绩,包括技术创新、中试生产和达到的技术水平。通过科技攻关,提高了我国传感器技术水平,促进了我国传感器产业的发展。     

传感器工程化研究与国家工程研究中心

介绍了开展传感器工程化研究的必要性和工程化研究的内容，同时介绍了传感器国家工程研究中心的一些情况，揭示了在市场经济发展形式下，传感器行业向高层次发展的途径     

压电驱动微喷雾化器的研制及实验研究

作为一种重要的非注射给药途径，雾化吸入治疗方法具有起效快，药物毒、副作用小等特点，因此被越来越广泛地采用。基于压电驱动喷雾打印机工作基本原理，利用微机加工技术，研制了一种压电驱动微喷雾化器。流量、雾粒的直径和速度是微喷雾化器的重要指标，文中采用相关的仪器分别对这些指标进行了测试。由测试结果可知，微喷雾化器产生的雾粒的直径和速度分布集中，且雾粒直径和速度比较适合于雾化吸入治疗，可能成为一种重要的雾化吸入治疗装置。     

光栅滚动位移传感器的研制

讨论了一种新型的光栅滚动位移传感器。该传感器能测试线位移量、角位移量、非规则体的周长值等,尤其是测量范围具有无限性。     

机电一体化技术的发展历程和趋势

简述了对机电一体化技术的发展历程,展望了机关电一体化技术的发展前景。     

新型智能瞬态液位传感／变送器

论述了一种基于电介质测量的智能瞬态液位传感／变送器,利用PIC16C57单片机作为控制和计算单元,配以外围电路,通过转换测量对象的方法,对新型液位传感变送器进行了研究,并研制出试验的装置。测试结果表明该原理合理可行,具有精度高,速度快,稳定性好的优点。     

基于MEMS压力传感器的研究

提出了一种新型高精度高温压力传感器,此压力传感器以硅片为弹性片,敏感材料为Ni-Cr合金,利用溅射合金薄膜压力敏感元件和先进的加工工艺技术制作而成。对溅射薄膜压力传感器弹性膜应变进行理论和三维有限元分析,再用先进的软件ANSYS模拟弹性膜片的应变分布,研究应变与膜的大小、厚度的关系。最后确定敏感电阻的最佳布置区域,提高了传感器的灵敏度。     

过程控制中传感器静态性能指标的标准化研究

本文从标准化研究工作角度对目前过程控制中传感器重复性和线性度及总精度指标的确定中比较常见的几种方法进行了情况分析,指出从标准的角度提高过程控制中传感器重复性和线性度及总精度性能指标的科学合理的措施,进一步说明了标准的重要性。