压电换能器机电特性的有限元分析及实验研究

研究了薄圆片径向振动压电换能器的有限元分析方法.针对某种声对接换能器,建立了有限元模型,并利用ANSYS9.1软件对换能器的机电特性进行了分析.通过对3种不同厚度压电陶瓷薄片的有限元计算,分析了前5阶振动模态及振动频率;用简谐电压信号对换能器进行激励,分析了换能器的谐响应特性.实验测试结果表明,测验结果与ANSYS的计算值基本相符.该法能有效地分析换能器的机电特性,对换能器的设计和分析有很好的参考价值.     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

夹心式纵弯复合模式压电陶瓷超声换能器的研究

对夹心式纵弯复合压电陶瓷超声换能器进行了理论及实验研究，该换能器由金属细棒及纵向极化的压电陶瓷圆环组成。得出了换能器中纵向振动和弯曲振动的共振频率方程。通过修正金属细棒的长度和横截面积，实现了换能器中纵向振动与弯曲振动的同频共振。实验结果表明，换能器的测试频率与计算频率基本符合，而且换能器的纵向频率和弯曲振动频率也吻合。     

含有残余应力的超声电机定子有限元分析

为研究炮弹发射过程中高速过载冲击所产生的残余应力对舵机超声电机定子的影响,该文采用有限元ANSYS对超声电机定子进行过载冲击仿真分析,加载高过载加速度使其内部产生残余应力,并在超声频率段(30～50 kHz)内进行模态分析.初选定工作模态,当频率段为39～42 kHz时,在模态分析的基础上进行谐响应分析,进一步验证初选...     

使用Pentacam测量分析系统对近视眼眼前节测量

研究了薄圆片径向振动压电换能器的有限元分析方法.针对某种声对接换能器,建立了有限元模型,并利用ANSYS9.1软件对换能器的机电特性进行了分析.通过对3种不同厚度压电陶瓷薄片的有限元计算,分析了前5阶振动模态及振动频率;用简谐电压信号对换能器进行激励,分析了换能器的谐响应特性.实验测试结果表明,测验结果与ANSYS的计算值基本相符.该法能有效地分析换能器的机电特性,对换能器的设计和分析有很好的参考价值.     

超声治疗换能器的声场分析

无创超声治疗使用的体外聚焦超声换能器的聚焦方式有多种,多元组合聚集是其中之一。与其他聚焦方式相比,多元组合聚焦超声换能器具有较大的聚焦深度、较理想的焦域以及较高的声强度等优点,并且聚焦区域和声强度易于控制。提出了一种新的多阵元球壳形超声换能器结构,换能器由113个排列在一个孔径为112mm的球形凹面上的圆形压电陶瓷片构成,焦距为100mm,工作频率为1MHz。并应用几何声学法建立了换能器的声场的计算模型,并进行了实验验证。研究结果表明：该换有器具有优异的声场性能,与机械扫描的方法相结合应用于高强度聚焦超声无创治疗设备,将极大地降低设备的复杂性,完全能够满足超声无创治疗的应用。     

一种新型的超声兰姆波换能器

针对固体板无损检测过程中超声兰姆波的多模态特性问题,本文设计并制作了一种可激发和接收单一超声兰姆波模式的新型超声兰姆波换能器。它由铜质叉指电极、导线、绝缘薄膜和YZ铌酸锂晶体等装配而成。采用矢量叠加法计算了叉指电极、YZ铌酸锂晶体相关参数,并将设计的叉指换能器应用于铝板的超声兰姆波检测实验中。实验结果表明,利用本文设计的叉指超声兰姆波换能器,可有效克服兰姆波频散和多模式的特性、实现特定频率下单一模态超声兰姆波信号的激发与接收。     

压电超声换能器的应用与发展

压电换能器是超声技术的主要部件，其种类多，用途及发展前景广。该文回顾了超声换能器的发展历程，概括总结了压电超声换能器的分类和应用，分析了压电超声换能器的发展趋势。大功率、低压驱动、高频、薄膜化、微型化、集成化是当前的发展方向。     

旋转型行波超声电机定子的结构优化

为了提高旋转型行波超声电机定子的驱动能力,延长电机的使用寿命,设计了一种带有辐射板的定子,根据辐射板与基体的连接方式共分为a~e 5种结构。基于ANSYS软件建立了定子结构的有限元仿真模型,对其进行了模态分析和谐响应分析。在对比5种结构性能的基础上,以电机的输出性能最佳为目标函数,对定子结构的辐射板槽宽w、外径d及厚度t 3个参数进行了优化,得到定子的最佳结构为a,即辐射板与基体连接长度为1mm,尺寸分别为:w=1.8mm,d=72mm,t=0.5mm。该优化结果可为旋转型行波超声电机定子的加工制作提供参考尺寸。     

Cymbal换能器的有限元模拟

采用有限元法和ANSYS5．7软件设计Cymbal换能器，并分析了前3阶振动模态。该方法解决了该换能器旋转对称面上存在跃变的应力、应变给设计工作带来的困难。结果表明：ANSYS的计算值与换能器的实测值相近。     

平板式超声振子振动模态与谐响应有限元分析

利用Ansys建立了平板式超声振子的模型,对其进行了模态分析,并通过实验进行了验证。同时对超声振子进行了谐响应分析,得出了超声振子的理论振幅值。利用Ansys动画模拟的功能对超声振子进行了结构优化设计,设计出了合理的超声振子结构。有限元分析结果为超声振子的优化设计提供了理论依据。     

凹桶型弯张换能器有限元计算及其实验验证

用有限元法对凹桶型弯张换能器进行了建模与分析计算。首先介绍了用有限元模型分析换能器的基本理论,然后建立了凹桶型弯张换能器的轴对称有限元模型,给定换能器的材料属性与边界条件,计算其在空气和水中的导纳曲线,及其发射电压响应。分别在空气和消声水池中对凹桶型弯张换能器的导纳曲线、谐振频率及发射电压响应进行了实验测量,理论计算结果与实验测量结果基本一致。研究结果表明,用有限元模型对凹桶型弯张换能器进行建模与计算是正确有效的,它能在换能器的设计阶段就对其性能进行预报从而指导换能器的设计,并为进一步分析换能器的声辐射特性提供了表面振动位移和振速分布。     

溢流环换能器的有限元分析

溢流环换能器是一种低频、宽带、大功率水声换能器,一般存在两种谐振方式,即液腔谐振和径向谐振。对溢流环换能器的两种谐振作了理论分析,并用有限元法建立模型进行计算,制作了换能器样品,并通过试验作了对比。结果表明,有限元法对于完善溢流环换能器的设计理论具有一定的指导意义。     

超声骨科换能器的组织负载特性研究

超声换能器的组织负载特性研究对提高其性能和安全性有重要的意义.选择新鲜的猪离体组织,利用动态信号分析仪的小信号及在线导纳测量系统的大信号对超声换能器的负载特性进行了研究.结果表明,当负载为松质骨、密质骨时,换能器谐振频率大于空载时的谐振频率,而负载为软组织(如肌肉、脂肪、皮等)时,换能器的谐振频率小于空载的谐振频率.换能器在小信号和大信号下的负载特性趋势基本相同.     

热超声倒装键合换能系统多模态振动与有限元分析

研究了热超声倒装键合设备的核心执行机构——换能系统的动力学特性.利用激光多谱勒测振仪测试系统末端各方向的振动速度,发现系统以轴向振动为主,但受到其他非轴向振动的干扰.非轴向振动对芯片造成芯片倾斜、键合强度降低等负面影响.采用有限元方法对换能系统建模,仿真计算发现换能系统振动是各方向振动的耦合结果,且工作模态附近存在多种干扰模态.最后分析了系统多模态产生的根源并提出抑制方法.     

压电超声换能器阻抗特性分析与匹配设计

压电超声换能器在不同的工作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会产生能量损耗,导致无法满足换能器的功率要求,从而使其光谱衍射效率降低,影响光谱成像质量。为此对换能器阻抗频率特性的深入研究,设计了一种新型宽带阻抗匹配网络。通过ADS仿真及匹配电路的测试,最终在115~180 MHz超声波频率内可使换能器的光谱衍射效率最高达70%。