超声换能器特性回望

回望并介绍了超声换能器影响检测灵敏度和分辨力的若干重要物理特性，有助于换能器的更新换代和缺陷定量定性技术的完善与提高，也有助于TOFD、相控阵、SH横波和导波等UT新技术的推广应用。     

水声换能器动态校准试验环境的设计

为了准确地对水声换能器进行动态校准，必须要具有声-振复合试验环境。本文提出了一种水声换能器动态校准的试验环境设计方案，并给出了整个动态校准系统总体设计思路。分析了实现试验环境各部分的设计要点，重点介绍了本试验环境的关键设备一水下振动台的设计方案。针对具体试验环境，主要包括稳定正弦振动试验和随机振动试验进行了分析研究。本研究将为更加复杂的声振环境研究提供准备。     

稀土—铁系超磁致伸缩材料水声换能器的研制

本文对稀土－铁系超磁致伸缩材料在水声换能错（大功率低频声纳）中的应用进行了探讨。研制的水声换能器样机采用预应力结构，其振动核心为一根φ０．０１×Ｌ０．０５ｍ的稀土－铁系超磁致伸缩材料棒；该换能器具有低频（２．４ｋＨｚ）、频带宽（８００Ｈｚ）、发射电流灵敏度高（Ｓｉ＝１７３ｄＢ）、电声效率高（η（ｅａ）＝４５％）等特性，说明了稀土－铁系超磁致伸缩材料适用于低频大功率水声换能器。     

用于机床进给系统的双向驻波直线超声电机

近年来超声电机在机床进给系统中的应用越来越广泛，针对于传统贴片式驻波型超声电机效率低，功率小，不利于在进给系统中应用的现状，文章提出一种利用夹心式弯振换能器的激励弯曲驻波的驻波直线超声电机。运用振动理论分析了电机的致动原理：通过激励两种不同谐振频率的弯曲驻波，并结合驱动齿的合理分布，可实现双向运动。采用有限元法确定其具体结构尺寸，并验证了各驱动齿端部振动轨迹为倾向一致的斜线。制作了样机并测定了其机械输出特性，达到如下指标：最大推力14N，最高速度180mm／s。     

BOD微生物传感器关键技术及其发展

生化需氧量(BOD)是表征水中有机污染物含量的重要指标,对水质监测和生化过程控制具有重要意义.总结了构成BOD检测系统的各环节,阐述了BOD微生物传感器中微生物选取、固定化以及换能器等关键技术,分析了不同方法的特点,讨论了目前BOD微生物传感器在研究中遇到的主要问题,并对其发展方向进行了展望.     

基于最速下降法的恒定束宽阵设计

水听器是一种用于将水声信号转换为电信号的水下声电传感器.为了实现对水下目标的定位识别,需要用多只水听器构成传感器基阵.文中给出了一种实现恒定束宽传感器基阵的设计方法.它从求解无约束最优化问题出发,根据描述基阵实际空间响应和预成空间响应之间差异的数学表达式构造了相应的目标函数,然后依据此目标函数的特性,利用最速下降法获得实现恒定束宽阵所需频域加权矢量.针对均匀线阵和圆弧阵进行的计算机仿真结果表明,该方法不但具有很高的计算精度,而且适用于不同的阵型.     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

创造性地将水下超声成像技术与相控阵发射技术相结合,利用FPGA丰富的I/O引脚接口与内部逻辑资源,设计了一种超声相控阵发射系统,分析了超声波换能器激励信号的D/A转换和放大调理电路,结合超声换能器对该系统进行了实验验证,实验表明该系统可以实现超声信号的相控阵发射,电路性能稳定,易于集成,为水下超声成像系统的小型化提供了一种可能,具有较强的参考价值.     

汽车行驶减振带振动发电仿真研究北大核心CSCD

为了有效地采集减速带振动的能量,提出了一种采用Cymbal换能器的机电转换装置。汽车通过的压力经减速带传递到换能器使其产生轴向和径向位移,通过压电效应将机械能转化成电能。根据振动力学建立车辆减速带和压电换能器的耦合振动模型,利用压电学原理研究了机电转换理论,运用Newmark算法对发电系统输出电能进行仿真。仿真结果表明,所建模型能将振动机械能转换为电能,当车辆以10 km/h通过时最大会产生204.78V的电压和0.768mW的功率。对于开拓减速带发电新思路具有借鉴意义。     

压电陶瓷换能器收发系统幅频特性建模与分析验证

压电陶瓷超声波系统是实现物体探测的重要方法。本文基于压电陶瓷换能器收发系统的等效电路模型,通过引入声波衰减系数建立了发射换能器激励电压与接收换能器输出电压间的关系,并求解出了该等效电路模型的传递函数。实测数据与传递函数仿真数据对比表明,收发系统幅频特性的仿真曲线与实测曲线基本一致,验证了所给等效电路模型与传递函数的正确性。     

基于横向场激励的高频压电超声换能器

介绍了一种基于横向场激励模式的高频压电超声换能器及其设计、分析和制作过程。采用扩展的Christoffel-Bech-mann方法对LiNbO3、LiTaO3和PMN-33PT三种不同压电材料的a模式横向场压电耦合系数进行了计算,发现这三种材料中LiNbO3具有最大的LFE a模式压电耦合系数,为28%。采用具有最大压电耦合系数的X切LiNbO3设计并制作了基于横向场激励的高频超声换能器,并采用传统的Pulse-Echo方法测试了该超声换能器的中心频率和带宽。实验测得该LFE高频超声换能器的中心频率为34MHz,-6dB带宽为14.4%。从理论和实验上证明了横向场激励模式可以应用于高频超声换能器。