矩形板辐射体弯曲振动的轴向声场计算

文章利用数值计算结合有限元方法,推导了一种计算自由边界条件下弯曲振动矩形板辐射体近远场轴向声压的方法。以算例中的矩形平板辐射体和阶梯矩形板辐射体为例,分别计算了其轴向声压并进一步进行了实测。最后,测试了声压与施加在激励换能器上的输入功率之间的关系。结果表明:在辐射体近场区域内,轴向声压随距离的增大有较大的起伏,近场多次出现声压极大值与极小值;在远场区域声压随距离的增加而缓慢衰减。输入功率不同时,辐射体轴向声压随距离变化的趋势相同,进一步说明所述计算方法的正确性。     

圆环式径向换能器声压分布及其指向性

根据圆环式径向换能器的对称性,定性分析了其声压分布性质,提出将辐射面镶在无限幕上并向辐射面的外法线所在的半空间辐射声场的分析模型;根据惠更斯原理,推导了圆环式径向换能器辐射声场远场区的声压分布以及指向性函数;通过MATLAB绘制指向性函数曲线,研究换能器的有效工作段长度、外径以及辐射频率对其指向性的影响。结果表明,当换能器的尺寸一定时,辐射频率增大,指向性增强;当换能器的辐射频率和外径一定时,换能器的有效工作段长度增大,指向性增强;当换能器的辐射频率和有效工作段长度一定时,外径对声场指向性的影响不大。结合有限元分析软件COMSOL Multiphysics,仿真声波在混凝土中的传播,进一步验证了以上结论。     

双迭片弯曲压电陶瓷换能器及振动模态分析测量

介绍了双迭片弯曲压电陶瓷换能器的制作及边缘固定金属压电陶瓷双迭片弯曲振动，并利用有限元分析了换能器的谐振模式，采用激光多普勒干涉仪对换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析，结果表明：换能器空载性能良好，通过有限元分析与先进测量手段的结合，能够对换能器器件的制作与分析进行指导。     

DFB光纤激光器声致弯曲振动研究

对利用DFB（分布反馈式）光纤激光器进行水声探测时的弯曲振动问题进行了分析与实验研究。总结了采用非平衡干涉仪解调系统解调的DFB光纤激光水听器的声压灵敏度计算公式;基于梁的弯曲理论,通过数值方法计算了两端固定的DFB光纤激光器在50Hz～2000Hz频率范围内的声压灵敏度,绘制了该频率范围内的频响曲线：采用振动液枉法对一支DFB光纤激光器在该频率范围内进行了实验研究,实验数据具有良好的可重复性,实验结果与理论分析吻合。表明了细长型结构的DFB光纤激光器在水声场中很容易由于弯曲振动而引入较大的非声压振动的干扰信号,影响其水声探测性能,有必要在DFB光纤激光水听器探头的设计中考虑这一因素。     

由近场测量数据推算换能器的远场特性—具体推算式与实施技术

本文根据亥姆霍兹公式推导了由近场测量数据推算单向辐射平面换能器(基阵)、圆柱形换能器(基阵)及线列型换能器(基阵)运场声压的计算式。并通过线列-锥形换能器与线列换能器的实测例子说明了测量近场声压和推算远场特性的具体实施技术。     

气介式功率超声复合换能器的声辐射特性研究

本文对气介式功率超声复合换能器的辐射声场进行了理论计算并与实验结果进行了对比。该复合换能器由夹心式纵向振动半波长换能器及弯曲振动的薄圆盘组成。从理论上推出了弯曲振动辐射圆盘在不同边界条件下的辐射声场分布及其共振频率方程。理论分析结果表明,固定边界弯曲振动圆盘辐射声场的指向性最佳,并且指向性的理论计算结果与实验结果符合很好。     

超声换能器表面振动和声场测量及其与经典超声换能器的仿真比较

超声换能器广泛应用于声学测量,其工作性能主要取决于它的振动与声特征。然而,多数研究中的换能器被认为是经典的活塞或高斯型,经典与常用的真实换能器之间的差异容易被忽视。基于此,首先用激光测振和传声器测声方法测量了某厂家换能器产品的表面振动与声场特征。然后设计有限元方案,分别仿真经典与真实换能器的声场。最后从辐射面振速分布、声场声压和相关系数等方面,综合比较经典与真实超声换能器之间振动与声场的异同。结果表明,换能器间的辐射面振速分布差别明显,所研究的真实换能器的声场特征接近于活塞,而与高斯型差别较大。     

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。     

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。     

声波测井偶极子发射换能器性能的实验研究

多极子声波测井是新一代声波测井技术,偶极子发射换能器制作技术是其关键技术。本文报道了对自行研发的偶极子声波测井换能器的一致性、耐温、指向性等进行的测试分析结果。本文对三个压电弯曲振子的实验测量结果表明,将偶极子声波测井换能器置于硅油中测量的谐振频率要比在空气中测量的谐振频率降低约20％：在室温到150℃范围内,换能器的谐振频率随着温度的升高略有降低;在偶极子声波测井发射换能器的指向性测量曲线中,换能器辐射声波能量最强方向的声压值与其最弱方向的声压值的比值超过12dB;初步现场测量结果说明．本文研制的偶极子声波测井发射换能器能够测得满意的偶极子声波测井波形。     

纵振换能器式圆筒型超声电机振动特性的研究

以纵振夹心换能器式圆筒型超声电机为研究对象,对换能器的振动状态进行了分析,给出了换能器弯曲振动的产生原因;研究了耦生弯振对电机机电耦合系数以及圆筒中弯振行波质量所带来的影响,耦生弯振的存在使得定子模态特征频率偏离换能器谐振频率,并使得定子圆筒中的弯振行波产生了畸变。最后,提出一种采用换能器弯振激励圆筒径向弯振的模态组合方式。     

一种高频换能器的声场推算方法

以二维空间Rayleigh积分和二维平面声压构建技术作为理论基础,提出了一种高频换能器的声场推算方法。为验证该方法的正确性,对由4个压电元件所构成、频率1.8 MHz的矩形活塞换能器的声场进行实验测试和推算,以获得距换能器不同距离处的声压分布。在50 cm处,实测结果推算的最大误差为8.25%。在保证准确性的前提下,该方法有效提高了高频换能器的声场测量效率。     

基于激光全息法的聚焦换能器近场声特性分析

研究了基于激光全息法的低频聚焦换能器近场测量方法,分析了利用激光全息法测量近声场特性时的基本原理,构建了一套实验测量系统。为验证该方法的可行性与准确性,利用激光测振仪对1个由25个压电小柱按5×5排布构成,频率为80kHz且表面带有自聚焦声透镜的聚焦换能器的声场进行实验测试和推算,获得了距离该换能器辐射凹面中心50mm处振动膜片上的声压幅度和相位分布,推算出此聚焦换能器声轴线上的声压分布与焦点处声压分布,同时使用COMSOL模型仿真与水听器测试,对比验证了激光全息近场测量后远场外推结果的高准确性。     

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…     

复合弯曲振动换能器的相位阻抗变换穿孔板

本文介绍了一种用于多波复合弯曲振动换能器的穿孔板，并对穿孔板的阻抗变换机理进行了理论分析，本文还对这种换能器的性能进行了测试，并将其用于超声位仪，获得了较满意的应用效果。     

小型高灵敏度气介超声换能器的工艺控制

一、前言 以空气为辐射媒质的气介式超声换能器,以往大都采用圆管式、夹心式、弯曲式等几种形式。其中弯曲式换能器由于具有较低的辐射阻抗,容易向气体中辐射超声波,因而常被优先考虑使用。在弯曲式换能器中,由于结构方式及支撑条件的不同,灵敏度的差异相差甚大。结构简单,制作方便的换能器,一般灵敏度不高,而高灵敏度的换能器,则结构工艺、支撑条件不易控制及制作。本文叙述用于超声控制器的一种小型气介换能器,在使用频率为40千赫左右时,其灵敏度比其它形式的换能器都高,而结构合理、工艺简单。适当控制工艺条件,换能器一致性较好。 二、…     

欧米伽换能器振动辐射特性计算分析

对一种新型的弯张换能器即欧米伽换能器的辐射特性进行了有限元分析,并与钹式换能器进行对比。通过有限元计算,对相同体积的欧米伽换能器与钹式换能器的电导纳、发射电压响应级以及接收灵敏度级进行了对比,结果表明:欧米伽换能器的低频性能和第一谐振频率处的接收灵敏度要好于钹式换能器,而发射电压响应要低于钹式换能器,比钹式换能器更好地解决了小体积与低工作频率之间的矛盾,更宜实现基阵的小型化。舰船的机械噪声主要集中在500Hz以下,体积较小的欧米伽换能器非常适合作为侦察舰船活动的被动声纳基元。     

基于激光测振技术和边界元方法的声源指向性计算

提出了一种基于激光测振技术和边界元方法计算声源指向性的新方法，利用该方法对一弯曲圆盘换能器空气中以及水中的辐射指向性进行了计算。首先利用激光测量方法得到了弯曲圆盘换能器的表面振动分布，然后利用边界元方法推算其辐射的指向性，并与瑞利积分方法计算得到的换能器的指向性进行了对比。     

超声聚焦换能器的近场声束

本文利用轴上声压分布计算了具有圆形截面球面聚焦超声换能器的近场声束宽 度，获得了束宽表达式。文中给出了各种频率下不同曲率半径、不同开口半径时的 束宽曲线。同时给出了具有矩形截面的球面聚焦换能器的各种束宽曲线。为研制超 声断层成像装置提供了理论参数。     

点聚焦超声辐照下液体中的声场和声化学场分布

通过数值模拟和实验分别研究了点聚焦超声换能器在液体中直接辐照和间接辐照时产生的声场和声化学场分布。研究结果表明,在直接辐照时,数值模拟得到的液体中声压较大位置与声化学反应场位置相一致:在聚焦超声焦点处及液体表面附近。当使用间接辐照时,焦点处声压减小,在试管底与超声换能器之间形成驻波。为了增加间接辐照时容器内的声压,实验使用底端贴有薄膜的双通试管,通过计算机模拟和实验证明在该情况下,容器内声压,特别是容器焦点处声压和声化学反应场有所增强。