压电换能器的声非线性

压电换能器的声非线性倪以发吴文虬章德（南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京·２１００９３）１引言近几十年来，在许多领域中非线性效应的理论和应用得到了广泛的重视，如超声成像、声参量阵、无损检测等。这就要求在测量时，需排除系统本身产生的非线性、包...     

超声换能器接触界面的非线性谐波

超声波在换能器中的非线性不仅引起劈刀振动的混乱而且导致芯片键合的失效,本文建立了超声波在接触界面传播的模型,并进行了数学仿真,最后在试验平台上采用多普勒测振仪测量了不同接触界面压力条件下的劈刀的振动波形,用剪切强度测试仪测试了键合强度。波形的畸变和高次谐波的产生是由于接触界面层的非线性引起的,为了保证键合强度应该将变幅杆和劈刀之间的拧紧力矩设定在一个合适的范围内,使接触界面层材料的二阶非线性系数最小。可以通过检测劈刀的高次谐波来反映超声键合的强度。     

随钻声波测井接收换能器有限元研究

0引言随钻声波测井技术近年来得到了很大的发展,而接收换能器是随钻声波测井仪器的核心器件之一,其性能的优劣直接影响到随钻声波测井的数据质量。其性能主要体现在两个方面,一是灵敏度在频率上的平稳性,二是灵敏度的大小。如果接收换能器灵敏度不平稳,起伏过大会导致信号失真,并给匹配电路的设计和信号处理过程造成困难[1]。     

幅度加权曲面换能器理论分析

为改变单元降焦超声换能的空间声场分布，拓展聚焦区的长度，在更大的深度范围内得到空间横向分辩率，对单元换能器采用幅度加权设计技术是经济且有效的方法，本文给出了分别采用线性和高斯两种加权方式聚焦换能器的声场分布，与不采用加权技术进行比较，证实了加权技术确实有效，从而对此项技术的应用具有重要的参考价值。     

夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。     

二阶镶拼圆管矢量接收换能器研究

文章介绍了一种二阶镶拼圆管矢量接收换能器的设计方法,获得了类偶极子指向性以及波束宽度更为锐化的类四极子指向性。利用理论计算以及有限元仿真分析了镶拼圆管的指向性以及接收灵敏度,并实际制作了二阶镶拼圆管矢量接收换能器。在消声水池的测试表明,灵敏度测试结果与有限元仿真计算结果吻合较好,镶拼圆管矢量接收换能器类偶极子指向性图-3 dB波束宽度在95°左右,类四极子指向性图-3 dB波束宽度在40°左右,二阶矢量指向性图波束宽度明显比一阶矢量指向性图波束宽度更加锐化。     

3-3连结接收型PZT压电复合材料换能器研究

本文介绍了3-3连接接收型 PZT 压电复合材料换能器的理论计算、设计原理和物理性能。换能器的特性阻抗为3.2×10~5Pa/s,在50～220kHz 频率范围内,接收灵敏度为-205dB 左右:与计算值吻合较好,在阶跃电脉冲作用下,换能器的瞬态输出波形为一个正弦周期。本文也列举了这种换能器的某些实际应用。     

超声换能器声场的理论分析

本文对超换能器时域、频域声场及它们之间的关系进行了分析，从理论上说明二者间由傅低变换相联系。     

超声换能器的宽带阻抗匹配器研究

在功率超声领域，换能器的阻抗匹配占有相当重要的地位，但有关在较宽频带内都能适用的匹配方案尚少有报道。为满足实验室研究工作需要，我们研制了两套简易匹配装置，可分别对２０～５０ｋＨｚ和０．２～２．０ＭＨｚ频率范围内的超声换能器实现阻抗匹配。     

纵振换能器与PVDF压电薄膜复合换能器研究

本文研究纵振换能器与PVDF薄膜构成复合接收换能器,既保留了纵振换能器的优点,又可实现平坦宽带接收响应。     

复频超声换能器的研究

研究了一种具有多个共振频率的功率超声换能器，即复频超声换能器。换能器由一个纵向振动夹心式压电超声振子和一个弯曲振动薄圆盘复合而成。给出了换能器的理论共振频率方程，对实际制作的换能器的共振频率，等效电阻抗及有效机电耦合系数进行了实验测试，并对换能器的大功率工作性能进行了定性的测量及观察。实验结果表明，给出的换能器可以在不同的振动模式上工作，因此具有许多共振频率，且对应换能器不同的共振频率，换能器的等     

用于超声物位测量的换能器研究

本文介绍了两种用于超声物位测量的系列换能器──纵向振动夹心换能器和纵振动与圆盘弯曲复合振动的压电换能器。纵向振动夹心换能器的尺寸为４０和８０，外壳采用了防腐蚀的ＰＶＣ材料。从压电方程出发，计算了换能器的各部分振动元件的尺寸，然后通过实测，结果表明与计算值相吻合，当换能器距天棚２．５ｍ时。不经过放大器可接收到第一次回波为３００ｍＶｐ－ｐ，配以发射、接收电路盲区为０．５ｍ。另一类是采用纵向振动与圆盘弯曲振动的复合换能器，它具有尖锐的指向性、高的发射效率和接收灵敏度。但是受激圆盘作弯曲振动时，在其表面…     

B4 矩形超声换能器方阵的研究

Ｂ４矩形超声换能器方阵的研究孙福成，宋健，江以萍，朱峰（上海交通大学上海·２０００３０）在我们研制的超声加热治癌系统中为了增大加热面积和增大加热深度，我们选用９片方形压电晶片组成一个方阵（３×３），每片大小为３．０ｃｍ×３．０ｃｍ，这样可以方便地对不...     

扭转振动压电超声换能器的研究

本文对夹心式复合结构压电超声扭转振动换能器进行了系统的理论研究，该换能器由两段金属真圆棒及切向极化的压电陶瓷圆片堆复合而成，文中首先研究了切向极化压电陶瓷细长管的扭转振动性，推出了其机电等效电路，并提出了压电陶瓷细长管截面扭转系数的概念。，     

双迭片弯曲换能器接收特性的分析与计算

本文理论上导出边缘固定金属压电陶瓷双迭片圆板弯曲振动换能器在忽略辐射阻尼和损耗及满足薄板小挠度和轴对称条件下位移的一般解,并进一步得到了共振频率,自由场电压灵敏度的计算公式,和实验样品的测试结果进行了比较,所得结果对金属压电陶瓷双迭片圆板弯曲振动换能器的设计具有参考价值。     

匹配层换能器的理论探讨

本文对用双匹配层拉宽换能器频带作了理论计算分析,加水密层后重新调节第一匹配层的特性参数及厚度,仍可获得良好的宽带响应。     

随钻声波测井多极子发射换能器指向性分析

0引言随钻声波测井近来发展很快,已成为深海钻探的必备技术之一[1]。发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件之一,也是制约随钻声波测井仪器研发的重要瓶颈之一。发射换能器的性能对于获得高信噪比的地层信号具有重要作用,直接决定着能否准确获得地层信息。     

活塞聚焦换能器的二次谐波声场

1　引　言　　研究聚焦换能器的非线性声场是非线性声学中受到关注的问题。这是由于聚焦活塞换能器在焦点附近能产生很强的非线性且圆型活塞聚焦换能器由于能有效地提高分辨率而被广泛应用于超声医学诊断及超声显微镜。对于有限振幅的活塞聚焦声场 ,分析时必须同时考虑衍射效应和非线性波型畸变效应 ,因此在数学分析上相当复杂 ,Lucas等人 [1] 在Parabloic近似下 ,导出了活塞聚焦换能器的基波 ,二次谐波积分型式的解 ,尽管这种解的形式是解析的 ,但由于解的形式是多重积分 ,对于实际的声场分析计算不够方便。由于高斯函数的积分具有相对简…