径向极化厚壁压电陶瓷管径向振动研究

应用平面应变和三维压电弹性力学理论,对径向极化厚壁压电陶瓷圆管径向振动特性进行研究.利用分离变量法,求解振子径向位移函数的微分方程,得到了位移函数精确解.推导出其机电类比等效电路,得出其等效电阻抗.在此基础上,推出振子共振反共振频率方程,得到了振子的阻抗特性曲线,探讨了振子的共振反共振频率和有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的依赖关系.利用数值法得到了不同几何尺寸圆管振子的共振反共振频率,结果与数值分析一致.通过对两个压电圆管振子谐振频率的理论计算与实验测试,表明了理论的准确性与精确性,这为压电陶瓷复合管换能器的理论研究及设计提供了依据.

径向极化压电陶瓷管的径向振动研究

结合平面应变和三维压电弹性力学理论,对径向极化厚壁压电陶瓷细长管的径向振动进行了研究,得出位移函数、电势函数的精确解。利用振子静电电荷方程导出电位移及电场强度函数,解决了电压与电场强度非线性关系问题,进而辅助maple软件首次对厚壁管形振子等效电导纳进行研究,推出了精确的谐振反谐振频率方程。利用数值法得出了不同尺寸管形振子的谐振反谐振频率,并通过有限元分析,结果表明了本文理论的准确性与精确性,为压电陶瓷厚壁振子的理论研究及设计提供了依据。

对径向极化高斯光束超越近轴近似模型的研究

提出一种能够超越高斯光束近轴近似的精确描述。与用微扰展开的方法得到的结果不同,文中使用complex source-sink model得到的结果是Maxwll方程的严格解,在粒子束缚的相关研究中将有进一步的应用。

径向极化压电圆管超声换能器的数值模拟

应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对径向极化压电圆管超声换能器进行了有限元数值模拟.首先,对压电圆管的前三阶振动模态以及一阶谐振频率与圆管尺寸、激励电压的变化关系进行了模拟分析.然后,对径向极化压电圆管在无介质和介质分别为空气、水时的导纳曲线进行了模拟分析,并且模拟了压电圆管在空气和水中的超声场分布.仿真结果表明,压电圆管的一阶谐振频率与圆管尺寸存在特定的变化关系,与激励电压的大小无关;压电圆管在空气和水中的导纳曲线由于空气和水的特性阻抗不同而不同,空气对压电圆管的影响几乎可以忽略,而水对压电圆管的影响较大.最后,利用精密阻抗分析仪对所制作的径向极化压电圆管超声换能器的导纳曲线进行了测试,并与数值模拟结果进行对比.结果表明,实验测试结果和数值模拟结果基本吻合,验证了数值模拟的可靠性,可为径向极化压电圆管超声换能器的设计提供指导.

压电圆管换能器振动特性的薄壳理论分析

本文运用弹性力学中的薄壳理论,分析了径向极化压电陶瓷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特性阻抗,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,不仅在物理模型的描述上更为完整准确,在计算精度上也更接近实际。

新型管状换能器研究

依据薄膜理论,分析了一种具体形状、径向极化压电圆管换能器的振动特性,在此基础上推导出不同振态下的径长位移特性以及集中参数等效电路,用有限元法分析了径长振动模态,得出谐振和反谐振频率.通过有限元模态分析表明,理论值与模拟值符合的很好,这对管状换能器的工程设计具有参考价值.