基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子调谐研究

为减小超声波振子外接负载时其谐振频率漂移的幅度,使用机电等效电路法和COMSOL Multiphysics 5.3有限元仿真软件设计制造了一种基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子。对该超声波振子的谐振频率进行有限元仿真和现场测试。以超声清洗机为例,搭建与其原理相似的试验装置,以不同液面高度的水作为变幅杆的外接负载,探究在不同外接负载情况下,调节连接在变幅杆处压电晶堆的调谐电感对解决超声波振子谐振频率漂移问题的有效性。试验结果表明：随着水杯中液面高度的增加,超声波振子的谐振频率整体呈上升趋势;通过在变幅杆的压电晶堆处外接调谐电感,超声波振子的谐振频率会得到一定的补偿,可重新回归到原始设定的谐振频率值附近。研究表明在使用超声波振子进行超声辅助加工时,该超声波振子对减小外接负载引起的谐振频率漂移幅度具有一定作用。研究结果可为超声波振子的调谐提供新思路和新方法。     

超声波电源频率跟踪系统的研究

当超声波换能器在长时间工作时,受发热的影响,谐振频率会发生漂移。为了保证超声波换能器一直工作在最佳谐振状态,本文提出了一种自动频率跟踪系统。该系统通过鉴相电路检测超声波换能器电压与电流的相位和方向,将PI调节频率变化大小与相位关系调节频率方向相结合来实现精确的频率跟踪。经过试验验证,该方法能够精确锁定最佳谐振频率并跟踪上超声波换能器的动态变化。     

弱粘接结构中谐振频率与刚度比的数值研究

利用超声波垂直入射的方法,研究了粘接层界面具有弹簧模型的边界条件下,波的反射系数与谐振频率的关系。首先,利用粘接层界面的一次反射导出切向和法向刚度比表达式;其次,推导了粘接层界面存在多次反射和透射时刚度比、谐振频率及反射系数之间的关系,得到了弱粘接结构的反射系数随着不同刚度比的变化规律;最后,分析了弱粘接层厚度的变化对谐振频率的影响。理论分析和数值计算的结果表明:随着刚度比的增加,谐振频率向高频方向漂移;并且,随着粘接层厚度的增加,粘接结构将出现多阶谐振频率。     

超声点焊机的频率自动控制及其换能器

一、引言 超声波点焊工序(亦称超声波键合或超声压焊),是微电子工业不可少的工艺之一。在焊接中,如要获得可靠的焊点,除了微电子工业产品自身工艺质量外,超声波发生器的输出和换能器谐振频率的匹配就起着决定作用。但换能器的谐振频率不但取决于自身的几何形状,它还将随着温度变化及负载变化而变化。前者,是因换能器机电转换效率而形成的热积累、以及照明灯的热辐射和环境温度变化造成;后者,是换能器上劈刀安装位置不同及焊接时所加压力不同而形成的负载变化造成。如果当换能器工作的谐振频率发生微小变化时,整个系统的工作频率也能随之变化…     

循环荷载作用下粉砂岩疲劳流变损伤模型研究

针对现有流变模型难以有效描述循环荷载作用下岩石变形及疲劳损伤演化特征等问题,开展了粉砂岩循环加卸载试验,分析了不同上限荷载下岩石的流变规律与疲劳特性。基于Kachanov蠕变损伤理论建立损伤变量,引入一个带应变触发和应力阈值的黏塑性元件,与Burgers模型串联构建循环荷载作用下岩石疲劳流变损伤模型;将正弦波应力函数替换流变微分本构方程中的恒定应力,推导岩石在循环荷载下的一维、三维微分型损伤本构方程,再根据叠加原理得到模型的黏弹塑性流变损伤方程。适用性验证表明,新建模型不仅可以精确地反映循环加卸载过程中粉砂岩的衰减、稳态流变阶段,还可以有效地描述上限荷载高于疲劳强度时的加速流变阶段。通过粉砂岩疲劳损伤流变全过程定量化分析,提出加速流变阶段的临界损伤阈值和破坏失稳判据,并给出加速流变阶段的启始时间、持续时间及疲劳寿命预测方法,模型对岩体工程长期稳定性评价具有一定的理论指导意义。     

超声波大功率清洗机

介绍一种基于AVR单片机控制的超声波大功率清洗设备。详细地阐述了超声波清洗及换能器、控制器的工作原理及结构,给出了系统及结构的设计、单片机控制电路和功率放大电路的设计。为了使换能器的固有机械谐振频率与电路的谐振频率保持一致,工作时电路要时刻对换能器进行频率自动跟踪。经多年制造、使用经验证明,整个系统具有频率跟踪功能,恒功率清洗功能,且可以方便调节功率,满足工业清洗要求。     

力负载对超声切割声学系统谐振频率及谐振阻抗的影响

针对在蜂窝复合材料超声波切割加工中,超声切割系统在受力之后会出现系统失谐,振幅不足甚至停振的现象,对声学系统受力之后的阻抗值以及谐振频率进行研究。利用四端网络法,通过分析变幅杆、压电陶瓷以及端盖等组成声学系统各部分输入输出特性,提出了声学系统的整体设计方程,得出了声学系统的阻抗值和频率方程以及负载﹑电流与振幅的关系式,并对超声切割系统的受力模型进行分析;通过对超声切割声学系统施加单向力,分析受力之后的声学系统阻抗值和谐振频率,得出声学系统受力对系统阻抗值和谐振频率的影响规律。实验结果表明:增加三个方向力之后,系统的阻抗值和谐振频率都会上升;随着力负载的增加,Y、Z方向施加力负载时的系统阻抗值比X方向施加力负载时增加得更快,而在系统谐振频率方面,X、Z方向施加力负载时谐振频率的增量比Y方向施加力负载时更大,在实际应用中应减小敏感方向的力;研究成果可为实际加工蜂窝复合材料提供理论指导。     

消除空调滴水的超声波雾化新技术

超声波雾化技术是利用电子超高频震荡原理，在超声波发生器通上一定频率的振荡电流，产生高频电能信号，通过换能器将其转换为超声机械振动，进而使雾化片产生高频谐振，水吸收此能量后，在常温下形成雾状。雾滴颗粒直径在φ1-10μm级，水雾中含大量空气负离子，能增加空气湿度及清新空气，并有效吸收空气中的尼古丁、甲醛等有害物质。目前使用较多的是雾化片为超声压电陶瓷片。     

超磁致伸缩振动器谐振频率自感知机理研究

振动系统工作在谐振频率处则其工作效率最高,但由于受到负载、温度等因素的影响,其谐振频率往往会发生漂移,为了实现对振动系统工作频率的自动调节,提高系统的工作效率,提出采用搜索振动系统速度阻抗的方法,在无需安装检测谐振频率传感器的条件下,实现振动系统谐振工作点的自感知,并能快速、方便地自动跟踪系统的谐振频率。设计了超磁致伸缩振动器,并给出了振动器机械阻抗的表达式;在分析超磁致伸缩材料磁-机耦合关系的基础上,建立了超磁致伸缩振动系统的速度、阻抗及所受外力的自感知模型;在研制的实验系统上,验证了振动系统谐振频率自感知方法的可行性与正确性。     

机械结构流体层厚度超声测量方法理论研究

针对机械设备运行状态监控需要,对机械结构流体层厚度超声测量方法进行了理论研究。根据流体层厚度超声测量的实际情况,建立了超声波在三层介质中传播的理论模型,并由边界连续条件,得到流体层超声波反射系数的连续模型。通过对不同厚度流体层反射系数曲线的理论分析,得到流体层厚度超声反射系数测量的谐振模型和弹簧模型,即通过流体层的谐振频率和刚度系数来表征其厚度。同时,研究了三层介质的声学特性对流体层超声反射系数及厚度测量的影响。     

辽宁建昌药王馒头组砾岩成因分析

研究区位于辽西建昌药王庙一带，地处辽西海盆东部，南邻山海关古陆。馒头组在本区出露齐全，岩石待征明显，由一套紫红色含砾粉砂岩及粉砂质页岩组成，与上、下地层均为整合接触。因馒头组粉砂岩内含巨砾块（有时为巨大的地质块体）面显现出特殊的地质景观，易被误认是海相同生滑动沉积。经初步工作，认为这套地层系膏盐溶解、崩塌所致。本文仅就馒头组内砾岩特征加以总结，并进行成因探讨，以期望对区域地质填图或矿产调查有所帮助。     

Ni51Ti49形状记忆合金在0℃～90℃的超声波行为

Ni51Ti49形状记忆合金锻棒,经900℃×30min/WQ处理后,机加工成10.0mm×6.12mm试样,再经400℃×30min/WQ处理后,用砂纸研磨去除样品表面层.采取双音路脉冲传播法进行超音波测量.其中一音路采用精确测定声速的汞延迟法,另一音路,则由压力块、硅橡胶阻尼器、传波器(谐振频率:1MHz)、铝质缓冲器以及试验样品等组成.从收集到的各路脉冲信号,测定超声波的速度及其衰减.     

一种精确测量超声波速度的方法──超声波干涉测量声速

本文阐述一种用超声波干涉原理精确测量超声波速度的方法，用阿贝测长仪测量波长；用数字频率计测量超声波频率。对４０ｋＨｚ超声波速度测量总不确定度为０．１ｍ·ｓ－１。     

超声波声压测试仪的研制

以驻极体传声器为超声波传感器,研制出超声波声压测试仪;实验表明,采用该测试仪测量水下超声波声压相对值,数据可靠;该测试仪主要应用于超声清洗设备清洗液中的声场分布的测量,以及超声波清洗设备制造时匹配电感的选取、超声发生器谐振频率调整过程中声场强度的测量。     

PZT系梯度功能压电驱动器的谐响应特性

研究了PZT系梯度功能压电驱动器谐振状态的机电响应特性，通过改变驱动电场和频率，研究其谐振频率和顶端位移的变化特性。结果表明：增加电场，谐振频率减小，谐振点位移增大，并逐渐趋向饱和。在谐振点附近，悬臂梁弯曲位移达到最大值。     

物料粉磨功指数的测定与计算

用Excel软件进行粉磨功指数的计算 ,把人工计算容易出错的复杂计算变为迅速、正确的计算 ,大大提高了岩石与人造矿物的易磨性测定速度     

粗细端截面比对阶梯形变幅杆谐振频率的影响

文章研究了粗细端截面比对阶梯形变幅杆谐振频率的影响．通过对粗细端等长和不等长阶梯形变幅杆谐振频率的测量，找出了两组变幅杆谐振频率的降低系数β随粗细端面积比N^2的时数lnN^2的变化规律，分析了不同阶数振动的频率变化特点，为阶梯形变幅杆的研究和具体设计提供了一定依据。     

涂层界面刚度的超声数值仿真检测

针对涂层结合界面刚度在非破坏条件下难以精确测量的问题,提出了一种超声检测特征参量表征刚度系数的方法。利用声波在n层各向同性介质中的反射、透射原理,结合界面的弹簧模型,建立了多层介质界面刚度系数的超声检测数学模型。基体选用钢、铸铁、铝合金,表面选用不同喷涂工艺得到的Al2O3陶瓷涂层,获得了不同界面刚度系数的超声反射频谱。仿真结果表明:分离界面和理想界面时,谐振频率都具有周期性,但周期大小不同;弱结合界面时,随着界面的刚度系数逐渐增加,谐振频率逐渐增多,这些谐振频率均向高频方向移动。与频率较高处相比,频率较低处的谐振频率随着刚度系数的增加向高频移动的速度更快。因此建立了第一个谐振频率与刚度系数之间的关系。在同一刚度系数下,由谐振频率与材料的特性阻抗关系获得如下规律:当涂层材料不变时,谐振频率随着基体特性阻抗的增大而增大;当基体材料不变时,谐振频率随着涂层特性阻抗的增大而减小。给出了以指数函数形式拟合的刚度系数与谐振频率的变化曲线。通过对该指数函数参数与材料特性阻抗之间关系的分析,获得了弱界面时谐振频率与刚度系数和材料特性阻抗三者之间的函数表达式。该方法为涂层复合材料弱界面的超声检测提供了理论支持。     

新型超声波电机的研制及对比实验研究

从不同的振动模态出发,分别设计制作行波型旋转超声波电机和多振动片式驻波型超声波电机的样机,并分别对样机的性能进行测试,分析了不同类型电机的谐振频率、输入电压和预压力对其性能的影响．对这两种电机的效率、转矩进行了比较,得出了它们的优缺点。     

魏家峁煤矿区深孔台阶剥离爆破施工岩体可爆性分析

了解和掌握岩体可爆性分级是确定合理爆破参数和提高工程效率的重要依据。结合魏家峁矿区台阶爆破开挖实际，在现场调查、取样基础上，根据矿区工程地质资料得到岩样的普氏系数和抗拉强度。采用蜡封法密度试验和岩石声波试验对已揭露台阶面岩样的岩石密度、声波波速进行了测试分析。依据获取的四个指标，基于加权聚类分析原理对矿区岩体可爆性进行了研究。研究表明：魏家峁矿区剥离层岩石有粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂砾岩和泥砂岩等。试验得到的五种岩石密度中，泥砂岩密度最大，为2.75 g/cm³;粗砂岩密度最小，为2.01 g/cm³,砂砾岩、细砂岩、中砂岩密度位于泥砂岩和粗砂岩之间。在声波试验得到的平盘所对应岩样的声波波速中1064平盘的岩石纵波波速最大，为2.615 km/s, 1096平盘的岩石纵波波速最小，为2.029 km/s。根据所取岩样对应的平盘分布状况，魏家峁矿区剥离岩体的可爆性从1112平盘至1064平盘自上而下逐渐变差，其中1112平盘主要是砂砾岩，可爆性为中等难爆；1096平盘以粗砂岩为主，可爆性为易爆；1080平盘是中砂岩，可爆性为中等难爆；1064平...