压电单晶双激励宽带纵向换能器

为了提高纵向换能器发射响应和工作带宽,本文以压电单晶PMNT做为有源驱动材料,采用双晶堆不同尺寸反相激励的方式,同时激发出一阶、二阶纵振模态,从而提高纵向换能器发射响应,拓宽工作频带。通过四端网络法简化换能器的等效电路并计算其发射性能,利用ANSYS软件对模型进行优化设计并制作了试验样机,最终测试数据显示在工作频带27~65 k Hz,最大发射电压响应值不低于150 d B,带内起伏小于12 d B。研究结果表明:理论计算、有限元仿真计算与实测结果基本吻合,利用双晶堆反相激励的方式可实现纵向换能器较宽频带工作。     

多层结构换能器的压电信号

沿多层系统生长方向传播的弹性驻波产生应变驻波,应变驻波导致压电场驻波,该场将产生一个与弹性驻波同频率的压电信号．信号峰值出现在每一周期的厚度等于弹性驻波波长的奇数倍处,当每一周期的厚度小于弹性驻波波长时,没有压电信号极大值出现．     

多层结构换能器的压电信号

沿多层系统生长方向传播的弹性驻波产生应变驻波，应变驻波导致压电场驻波，该场将产生一个与弹性驻波同频率的压电信号，信号峰值出现在每一周期的厚度等于弹性驻波波长的奇数倍处，当每一周期的厚度小于弹性驻波波长时，没有压电信号极大值出现。     

四层宽带增透膜的设计和镀制

文中详细介绍及采用可调挡板对非(λ)/(4)相位厚度的膜层进行监控的方法。     

1-1-3型压电复合材料宽带换能器

1-3型压电复合材料换能器带宽的拓展一般采用匹配层的方法,但匹配层的特性会随着时间的变化而变化,这会造成换能器性能的不稳定.将单端激励的原理引入1-3型压电复合材料,提出了一种新的压电复合材料结构,即1-1-3型压电复合材料.应用ANSYS软件建立1-1-3型压电复合材料换能器的有限元模型,然后进行结构优化,最终制作了...     

改善压电圆管换能器设计的振动特性分析

运用弹性力学中的薄壳理论，分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性，并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性，为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明，本文的理论与以往常用的薄膜理论相比，不仅在物理概念上能给出更恰当的解释，而且在计算精度上也更接近实际。     

超声换能器压电陶瓷材料的选择

压电超声换能器的性能主要取决于所用压电陶瓷材料的性能。本文在利用改进传输线路法对常用压电陶瓷各项性能测试的基础上，进行了压电陶瓷性能对换能器作用的研究，结果认为，制作高灵敏度换能器宜选用PZT压电陶瓷，制作窄脉冲高分辨换能器宜选用PbNb2O6压电陶瓷，而制作高频换能器则宜用LNN压电陶瓷。     

压电换能器驱动电路的设计

压电换能器驱动电路的设计,是整个测量系统的设计难点,国内通常采用的驱动电路,工作效率低、测量精度不能满足设计要求。文章通过对一款大功率压电换能器的设计实践,独创性地设计出一种单端激励的压电换能器驱动电路,利用脉冲变压器进行阻抗匹配和电压调谐,具有电路形式简单、易于操作的特点,同时创新性地利用电压谐振的设计方法,提高了压电换能器的工作效率。通过工业现场应用,产品性能指标达到设计要求。     

多层超声压电传感器的计算方法

系统地介绍了研究多层超声压电传感器中所采用的计算方法．并结合实例对传感器插入损失和阻抗频率特性进行了计算,计算结果与实测结果吻合较好．     

多层超声压电传感器的计算方法

系统地介绍了研究多层超声压电传感器中所采用的计算方法，并结合实例对传感器插入损失和阻抗频率特性进行了计算，计算结果与实测结果吻合较好。     

压电陶瓷换能器的研究与应用

超声换能器基于压电材料制作,通过发射一定频率的超声信号,并接收载有介质信息的信号对目标介质进行检测.压电陶瓷的特殊性能决定了超声换能器在检测领域的应用越来越广泛.本文主要进行了压电陶瓷的特性分析及换能器的电路等效设计,分析了换能器的性能参数及在液体浓度检测中的应用.     

压电换能器的导纳分析及其应用

本文分析了压电换能器的等效电路和压电换能器的电导G(ω)曲线、电纳B(ω)曲线,并利用这些曲线来确定换能器等效电路的电阻、电感、电容等参数的值和工程上的其它一些有用参数。     

基于多个压电换能器的接口电路

为了探究多压电换能器并联时的能量输出特性,以标准电路和同步电感电路(SSHI)为基础提出4种多压电换能器并联电路,对4种电路下的输出功率进行理论推导,并探讨激振力之间相位差对并联输出功率的影响.结果表明：如果多压电换能器采用先并联后整流的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对输出功率有影响,并且最终的并联输出功率由相位差、激振频率及接口电路共同决定.如果多压电换能器采用先整流后并联的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对并联输出功率没有影响,输出功率由激振频率和接口电路决定.对比4种接口电路,采用先整流后并联的SSHI接口电,输出功率峰值较高、带宽较宽,在4种电路中综合效果更好.     

厚度驱动模式压电换能器Mason等效电路的推导

本文将给出准静电场近似条件下压电效应的基本方程,并由此出发以最直接的方式详细推导压电换能器厚度驱动模式的Mason等效电路。     

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.     

超声压电换能器工作频率的温度自动补偿系统研究

超声压电换能器是中小口径超声波流量计的核心部件,工作环境温度会直接影响超声压电换能器的最佳工作频率,导致流量计计量不准确。以双通道超声波流量计为平台,设计了一个超声压电换能器工作频率的温度自动补偿系统。通过实验获取不同工作环境温度下的超声压电换能器最佳工作频率,并以性能最接近的两对超声压电换能器最佳工作频率的均值作为激励发射频率;设计了一个激励脉冲信号发射系统,根据工作环境温度通过查表法获取超声压电换能器的激励发射频率,自动完成超声压电换能器工作频率的温度补偿。通过实验分析了温度补偿系统对流量计渡越时间和流量标定的影响,结果表明:该系统能够实现超声压电换能器温度自动补偿;经过温度补偿的超声波流量计引用误差控制在1.5%之内,达到二级精度仪表标准。     

MEMS钹式压电复合换能器的设计与仿真

在专业MEMS CAD软件ANSYS和Intellisuite中创建MEMS钹式压电复合换能器的实体模型,通过施加载荷分析钹式换能器在MEMS技术尺寸范围内的性能,包括模拟分析MEMS钹式压电复合换能器的力与位移的性能关系以及等效压电常数d33^c与MEMS钹式压电复合换能器形状参数的性能关系,仿真结果验证了所设计模型的有效性。设计了MEMS钹式压电复合换能器的工艺流程,在Intellisuite软件中给出相应结构物理模拟参数,工艺仿真结果验证了设计工艺理论上的可行性。     

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.     

沙质沉积物声学参数测量的换能器驱动信号补偿方法

准确的沉积物声速和衰减数据对于沉积物声学模型的验证极其重要,但是由于实际声源工作带宽的限制以及发送电压响应不平坦,造成了发射声信号频谱形状改变,导致实验测量数据不准确。为此,本文采用实测的换能器发送电压响应对驱动信号进行补偿,以实现窄带换能器频响特性的均衡,减弱换能器对发射信号的影响。数值仿真验证了本文所提方法的有效性,并且实验结果表明,驱动信号经补偿后,窄带发射声信号中心频率的偏移得到有效抑制,宽带发射声信号的带宽与驱动信号的带宽更为逼近。同时,该方法拓宽了窄带测量数据的有效带宽,降低了宽带测量获取的声速和衰减数据的起伏,使得窄带和宽带数据更加一致,提升了实验结果的准确性。     

一种压电换能器直接驱动钻具的超声波钻探器

为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,达到冲击破碎岩石的目的。设计了钻探器的压电驱动单元,并理论分析了压电换能器变幅杆与钻具的冲击碰撞过程。通过实验研究了超声波钻探器对砂岩的钻进性能及钻压力与钻具长度对钻探器钻进性能的影响。实验结果表明:所研制的超声波钻探器可对砂岩进行有效钻进,而且所需的钻压力较小,可用于彗星、小行星等弱引力场的地外天体表面岩石的钻取采样。