Cymbal单元的薄型低频宽带水声发射换能器设计

为了研究安装方便、便于携带的薄型低频发射换能器,使用有限元法对Cymbal换能器单元的设计结构进行了仿真分析,并将换能器单元的谐振频率与实际测量值进行了比较.将Cymbal换能器单元进行阵列,设计了一种新型的低于10 kHz薄板型水声发射换能器,对一个厚度为25 mm、辐射面积78.5 cm2的薄板发射换能器实验模型进行了测量与标定.研究结果表明,通过阵列Cymbal换能器单元构建的发射换能器是一种工作在10 kHz以下的薄型低频宽带水声换能器,其发射声源级比尺寸类似的1-3型压电复合材料换能器高20 dB.     

水声发射换能器技术研究综述

水声发射换能器种类繁多,通常按工作频率加以区分.在低频段给出了几种工程上常用的低频大功率换能器的结构形式,并讨论了提高换能器工作极限的技术途径,同时还指出速度控制对低频声基阵的重要性.在中频段主要给出了拓展换能器工作带宽的各种结构形式及一种新的设计方法,并讨论了新材料应用及宽带匹配技术.在高频段给出了陶瓷颗粒簇匹配层换能器的等效电路,同时分析了高频换能器基阵机电一体化设计的发展趋势.结果表明,新结构、新材料、新工艺仍是推动水声发射换能器不断发展的技术途径.     

双套筒式PVDF聚合物薄膜水听器

本文提出一种采用PVDF聚合物薄膜作为压电材料的双套筒式水听器结构,并通过静态分析方法给出了水听器的低频电声灵敏度公式。理论优化值及一例该结构式水听器的实测结果均表明,这种结构具有乐观的应用前景。     

压电单晶弯张换能器研究

为了进一步了解弛豫铁电单晶材料的特性,研究了单晶换能器的性能,利用有限元软件ANSYS对PMNT驱动的Ⅳ型弯张换能器进行了分析.设计并制作了一个PMNT弯张换能器,测量得到其谐振频率为1.7 kHz,最大发送电压响应为132 dB;制作了相同尺寸的PZT-4弯张换能器,并与PMNT弯张换能器进行了比较.与PZT-4弯张换能器相比,PMNT弯张换能器的谐振频率低17%,谐振时的电导值大5倍,获得的发送电压响应高5 dB.     

基于ATILA的宽带超磁致伸缩纵振换能器设计

针对常用的水声换能器分析软件无法直接计算稀土超磁致伸缩换能器的问题,利用ATILA有限元软件的超磁致伸缩材料模块,直接在软件中建立模型并计算,设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器,并分析了换能器空气中的振动模态、阻抗特性及水中的发射性能.制作的换能器样机纵向振动谐振频率和前盖板弯曲振动谐振频率分别为2.5 kHz和6.6 kHz,在2～7 kHz的频带范围内,声源级不低于190 dB.同时将仿真结果与测试结果进行了比较,结果表明ATILA有限元软件的计算结果与换能器的测试结果吻合较好.     

偏心式圆筒悬臂梁发射换能器研究

为了得到宽带发射换能器,提出了一种偏心式圆筒悬臂梁换能器的结构形式,重点介绍了此类换能器的基本设计思想,即围绕低频和宽带两方面入手,将弯曲振动模态频率低的特点和多模态振动耦合拓宽频带的方法结合起来,应用于同一种换能器的结构设计中.利用有限元软件对换能器进行了辅助设计分析,并计算了悬臂梁和换能器的振动模态、工作频率、阻抗和发射特性等性能参数.换能器样机的测量结果是换能器的工作频带(-6 dB)为4～16 kHz,发射电压响应起伏在-5 dB以内,工作频带覆盖了2个倍频程.换能器样机的实测结果验证了设计思想的正确性和可实现性.     

圆盘型弯张换能器研究

弯张换能器和弯曲圆盘换能器利用金属结构体的弯曲振动产生声辐射,是低频水声发射器广泛采用的结构形式.提出将两者联合的设计思想并设计研制了一种圆盘型弯张换能器,换能器结构中采用径向极化的压电陶瓷(PZT4)圆环驱动弯曲圆盘振动,圆盘的中间部分设计一个圆拱型内凹结构,其工作方式类似于V型弯张换能器的单侧振动壳,圆盘外面的环形部分采用20 mm的均匀厚度,并且加工径向槽分割成16个均匀的扇形结构.研制了换能器样品,通过ANSYS分析和水池测试得到换能器的电声性能:换能器谐振频率为1 800 Hz,最大发射电压响应为110 dB,最大声源级为170 dB,电声效率为76%.换能器样品直径210 mm,厚度46 mm,重量仅3.8 kg.结果表明:这种换能器具有低频小尺寸高效率的特点,在小型低频声纳发射系统和主动噪声控制系统方面将有良好的应用前景.     

硬盖板、外贴式圆管型PVDF水听器轴向加速度响应的理论分析

本文从分析水听器基衬的径长、耦合振动入手,建立基衬的运动方程.然后根据边界条件求得基衬的位移、应变和应力.最后由PVDF与基衬粘接处应变连续条件和压电方程导出圆管型PVDF水听器的轴向加速度响应的数学表达式,并进行了数值计算和实验验证.理论计算与实验测试结果相吻合,     

国外铁流体换能器的研究情况

本文简要评述了国外铁流体换能器的研究情况,分析了铁流体换能器研究背景以及它的工作原理,提供了美国海军研究所所研制的两种铁流体换能器的设计方案,讨论了铁流体换能器的特点.文章对我国研制铁流体换能器的可能性和必要性提出了看法,并提供了有关的参考文献.     

复合连通型压电水声换能器基阵的研究

针对压电水声换能器自由场电压接收灵敏度问题,以Cymbal换能器为压电相,聚氨酯为聚合物相,构成了具有1-3复合连通型特征的压电复合水声换能器平面均匀并联基阵.建立了基阵数学模型;制作并测试了该基阵的自由场电压接收灵敏度.结果表明,该种结构的压电复合水声换能器的自由场电压接收灵敏度与阵元的体积分数有关;与阵元的间距有关,阵元间距在对应于辐射因子为零处时,可得到该基阵的自由场电压接收灵敏度的最大值;其自由场电压接收灵敏度的实测值与理论值有很好的吻合程度,基阵的基波谐振频率比单个换能器阵元的基波谐振频率明显降低.     

传感器技术发展动向

从利用新材料、发现并利用新现象、微机械加工技术、智能化与集成化传感器四个方面综述了传感器新技术的研究与开发;在分析我国传感器产品的技术水平与国外有较大差距的原因,主要是长期稳定性和可靠性较差及我国半导体集成电路工艺水平有限,限制了其应用领域和产业的发展的基础上,得出了根据我国国情及国外技术发展趋势,高精度、高可靠性、宽温度范围、微型化、微功耗及无源化、智能化数字化将成为新型传感器的发展方向的结论,并具体说明国内应重点研发的传感技术.     

烟厂仓库温湿度计算机监控网络系统

介绍了一种利用单片机和微机实现对烟厂仓库的温度、湿度自动测量、显示和控制的网络系统．设 计了系统的总体结构及部分电路和主程序框图．     

智能型温湿度测控仪研究与实践

介绍一种自动控制智能型温湿度测量仪表，该仪表是将计算机技术与控制理论相结合，充分发挥了计算机的特点，提高其智能化程度，使其有更广泛的适应性。     

复合型USM压电扭振子设计及其特性分析

介绍利用国产压电材料设计纵扭复合型超声波电机(USM)压电扭振子的理论和制造工艺,主要内容包括:压电材料的选取,压电扭振子的结构,根据等效电路推导出电机扭转振动模式的谐振频率方程,以及扭振子尺寸计算公式;根据实验总结了压电扭振子的制造工艺、黏接及其注意问题.并利用阻抗频谱分析仪测试了按上述理论设计的压电扭振子的频率特性.结果表明:设计理论、黏接剂的选择以及加工方法是合理可行的.据此研制的样机最大输出力矩已达10 Nm以上.     

Electromechanical coupling of 2-2 piezo-composite material

A dynamic mode) for 2-2 piezo-composite material was developed,in which the acoustic plane waves propagating along the interface were solved and their dispersion curves were obtained.By taking the resonator thickness as half a wavelength or its odd fold,the resonant frequencies of the composite transducers are in agreement with the dispersion curves.From the dynamic model the piezoelectric coupling coefficients for the thickness vibration of the composite could be obtained as a function of the composite thickness as well as the volume fraction of the ceramic phase.The results show that when the thickness vibration mode is decoupled with the lateral periodical vibration mode,the piezoelectric coupling reaches its maximum.This condition gives a maximum frequency bandwidth and a greatest piezoelectric coupling coefficient for the composite material.     

角加速度传感器

研究了一种新型角加速度传感器的基本原理、恒定静电场中摇摆的特性、传感器的数学模型、基本技术指标的数学表达式，并对其中的某些关键性问题给出了结论。     

压力传感器自学习校准系统的设计

提出了用计算机提高压力传感器性能和精度的方法,设计了硬件电路及软件。在对传感器修正方法的分析基础上,提出了一种综合修正压力传感器的温度误差和非线性误差的方法,并详细介绍了放大器自调零方法和系统自学习方法     

超声波洁牙机换能器的设计

根据压电陶瓷式超声波洁牙机存在功率小、变幅杆易断、温度高的缺点，重新设计出新的换能器，不仅解决了原换能器的缺点，还提出了新的计算方法。