前盖板开矩形通孔型宽带换能器

提出一种利用多模态耦合的开孔型宽带换能器。在传统纵振换能器前盖板一定距离处开一矩形通孔,以激发出能与纵振耦合从而拓宽频带的振动模态。以带宽为目标,利用有限元方法对通孔的长度、宽度和孔前端离前盖板端面的距离进行了优化设计,得到了最佳的开孔位置和尺寸。研制了换能器样机。测试结果表明,在12~32 kHz频带范围内,换能器有3个工作模态,后两阶模态对工作带宽的展宽有贡献。未开孔的同尺寸纵振换能器-3 dB带宽仅3 kHz,开孔换能器带宽则达10.50 kHz,有效地拓展了工作带宽。理论计算和测试结果吻合较好。

前盖板为非金属材料的超声频换能器

针对振动式机械天线高频激振的需求,本文选择了杨氏模量实部较高而虚部相对较低的聚合物PPS作为换能器的前盖板材料。研究了换能器的机电等效电路,通过有限元软件计算了换能器的谐振频率。对研制的换能器测试了其导纳特性、前后振幅、电压振幅关系、工作升温情况和雾化效果。测试结果表明:谐振频率处施加在换能器上的激励电压与前端振幅呈线性关系;换能器的前后振幅比较大。相对于金属材料组件换能器,非金属材料组件换能器的输出-质量比较大。

基于换能器设计分析材料高频力学参数测试方法

在测得聚苯硫醚材料高频段储能模量和损耗因子的基础上,提出应用聚苯硫醚夹心式换能器的实测谐振频率和品质因数对聚苯硫醚高频力学性能参数测试结果进行分析的方法.测试结果表明,动态粘弹仪法测得的高频力学参数用于设计换能器时相对误差最小,压电超声复合共振法次之,而共振法和波速法的相对误差较大.提出的分析及检验材料力学性能参数测试方法不受测试频段限制,为高频力学性能参数测试提供了一种新的检验方法.

聚苯硫醚材料复合棒型换能器

本文选择了高聚物中杨氏模量较大、损耗较小的聚苯硫醚作为复合棒型换能器的前盖板.计算了聚苯硫醚棒中的纵波传播速度,研究了基于聚苯硫醚材料的复合棒型换能器的等效电路设计方法。利用有限元方法计算了换能器谐振频率、轴向应变分布、平均耗散功率等性能参数。对本文研制的前盖板为聚苯硫醚、后盖板为钢(1#)和前后盖板均为聚苯硫醚(2#)的两个换能器进行了测试.结果表明,理论计算的谐振频率与实验测试相吻合;两个换能器的振幅均与所施加的电压成正比,且1#换能器的振幅电压比更大;两个换能器的耗散功率与加电压平方成正比,在应变较大处耗散功率较高,导致局部升温明显,测得两个换能器温度最高处均位于应变最大位置处。1#换能器的前后振幅比为26,与同频率的金属组件换能器相比,若后盖板为尺寸相同的钢材,前盖板采用聚苯硫醚材料能够显著提高换能器的前后振幅比,且带宽也较大。