开缝式圆管压电超声换能器研究

为提高圆管超声换能器的声辐射效率,提出一种新型开缝式圆管型复合压电超声换能器并对其振动特性进行了研究.该换能器由全波长夹心式压电超声换能器与开有狭缝的金属圆管纵向复合而成.基于弯曲振动理论,推导了开缝圆管辐射器与圆形端盖的弯曲振动频率方程,并对开缝式圆管复合压电超声换能器的振幅特性进行了数值仿真分析.研究结果表明:开缝式圆管的弯曲共振频率随其半径和长度的增大而降低,随其管壁及端盖厚度的增大而升高;此外,通过开狭缝的方式可使圆管辐射器获得较高的弯曲位移振幅和较大的体积形变量,使其在超声波液体处理技术领域更具应用前景.

溢流式开缝圆管换能器声顺管研究

介绍了一种用于提高溢流式开缝圆管换能器发射响应的声顺管,建立了声顺管模型并进行了仿真,对声顺管结构应力及压缩比进行了分析,同时制作了一种声顺管样品进行测试。结果表明,换能器在谐振频率660 Hz处发射电压响应级达到131 d B,在130~1 000 Hz都大于120 d B,总体与仿真结果接近,对声顺管的工程设计有指导意义。

径向极化压电陶瓷长圆管复合超声换能器的径向振动

提出了一种圆管式径向复合压电陶瓷换能器,并对其径向振动特性进行了分析。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆管以及金属外圆管组成。利用解析法得出了金属圆管以及具有任意壁厚的径向极化压电陶瓷圆管径向振动的机电等效电路。基于金属圆管与压电圆管的机械边界条件,得出了换能器的六端机电等效电路。在此基础上得出了换能器共振及反共振频率方程的解析表达式,给出了换能器的共振及反共振频率与其几何尺寸之间的依赖关系。利用数值方法对换能器的径向振动特性进行了模拟及仿真,并与解析结果进行了比较。最后,设计并加工了一些径向复合管式压电陶瓷换能器,利用精密阻抗分析仪对其共振及反共振频率进行了实验测试。研究结果表明,利用解析理论得出的换能器共振及反共振频率与数值模拟结果以及实验测试结果符合很好。