用于基桩缺陷检测的超声波径向换能器模态仿真研究

用于基桩检测的超声波径向换能器在设计过程中要满足沿径向振动应无指向性和谐振频率应为30kHz~60kHz。为了确定基桩检测的超声波径向换能器的最佳工作频率,本文利用COMSOL软件先对超声波径向换能器进行二维建模,对径向换能器模型进行简化,只保留压电陶瓷圆管、内衬层和匹配层,对径向换能器进行模态分析。通过分析可知其在56843kHz频率下的振型以径向振动为主且在中间部分有最大的径向位移。然后对内衬层厚度和匹配层厚度对径向换能器谐振频率影响以及影响规律进行研究。通过研究得到随着内衬层厚度的增加,径向换能器的径向振动谐振频率逐渐增大,内衬层厚度对径向换能器的径向振动谐振频率影响较为显著;随着匹配层厚度的增加,径向换能器的径向振动谐振频率逐渐减小,匹配层厚度对径向换能器的径向振动谐振频率影响较小。以上研究可为用于基桩缺陷检测的超声波径向换能器的设计及优化提供一定理论参考。