柔性相控阵换能器用于复杂焊接结构的超声检测

介绍灵巧的两维和三维柔性相控阵换能器,用于检测几何形状复杂的焊接结构中裂纹类面状缺陷的方法特征和优势。新的实时功能,能重建内外表面轮廓;全点聚焦(FTP)法,能有效改善内表面开口裂纹的成像效果。期盼此法对承压设备复杂结构的超声检测,开辟新通道。

一种前端开放式超声换能器封装结构

介绍一种前端开放式超声换能器的封装舱结构。该结构可包裹换能器,实现换能器在水中的完全水密,使其可在水中长时间工作。同时,在该开放式结构中,换能器辐射面直接与流体接触,避免了能量在超声波振板与耦合剂中的损耗,能够提高能量利用率;较小的发射角度,使得声场能量更为集中,提高了超声作用下流体中远端的声场强度。本文通过实验对声场进行测绘,将前端开放式封装结构与传统整体封装结构中换能器激发的声场进行对比研究,定性分析声场特征,验证了上述结论。

声束扬声器的换能器方形阵列设计

提出了一种利用空气中超声波非线性传播效应制作的、可产生高指向性可听声的新型声束扬声器。为提高其输出功率、缩短研发周期,以polyvinylidenefluoride(PVDF)膜作为换能器的发声部件,设计出了一种谐振频率可调的换能器。在此基础上,比较了换能器线性阵列与方形阵列的三维指向性问题,指出线性阵列无法像方形阵列一样产生预期的圆柱形声波传播空间分布,并由此指出声束扬声器的换能器阵列采用方形阵列设计较为合理。

PbMoO_4声光器件换能器五层镀层厚度和带宽的确定

利用换能器等效电路网络分析法,计算36°Y切LN/PM声光器件换能器的五层电极结构随归一化频率f/f0变化的声能损耗TL,按照声光器件的布拉格带宽要求选择了换能器各镀层的材料并确定了其厚度和带宽.

扭转振动压电超声换能器的研究

本文对夹心式复合结构压电超声扭转振动换能器进行了系统的理论研究，该换能器由两段金属直圆棒及切向极化的压电陶瓷圆片难复合而成，文中首先研究了切向极化压电陶瓷细长管的扭转振动特性，推出了其机电等效电路，并提出了压电陶瓷细长管截面扭转系数的概念．在此基础上，利用网络理论研究了切向极化压电陶瓷圆片堆的扭转振动，并导出了陶瓷晶堆中等效扭转声速的具体表达式。最后，推出了由两段金属圆棒及陶瓷晶堆组成的复合式扭转振动压电超声换能器的共振频率方程，为此类换能器的设计及计算提供了理论依据。

加筋式Ⅳ型弯张换能器研究

为节约开发成本和加快产品研制进程,探讨在不改变原有Ⅳ型弯换能器结构的基础上,在换能器壳体表面焊接加强筋板,增加壳体刚度,提升换能器谐振频率和工作带宽。文章利用该方法,将一只Ⅳ型弯张换能器的谐振频率由1.575 kHz提升至1.85 kHz,工作带宽从300 Hz增加至360 Hz,同时提高了换能器的耐静水压力性能。

高频超声精细清洗

我国超声清洗的研究和应用与国外几乎是同时进行的,到现在己经历半个世纪,在清洗设备生产和应用方面都得到很大发展.但是产品大多是低超声频(20～40KHz)的清洗设备,空化强度较高,适用于不易损坏而较大零部件的清洗.目前主要发展专用或在生产线上配套的工程设备,而针对用于精巧而且对污物很敏感的高技术产品的清洗设备还很少.这大概是由于我国计算机,半导体及其他高技术产品的制造业还不发达的原因.相信不久的将来,适合此类产品的超声清洗设备需求会不断增加.为此,下面介绍一些高频超声精细清洗的发展概况.

二维超声阵列换能器声场的两种时域仿真模型比较

针对二维超声阵列换能器的声场仿真,以xMATRIX超声换能器结构为原型,设计仿真实验对分割阵元空间脉冲响应模型和离散点阵代表模型的计算精度、计算效率、影响参数和适用场合进行了分析比较。结果表明,分割阵元空间脉冲响应模型计算速度快,精度高,对阵元尺寸、阵元间距、聚焦深度及阵元高宽比例敏感,广泛应用于均匀介质中的声场仿真。离散点阵代表模型计算成本高,对阵元数目和阵元代表点数敏感,便于进行非均匀介质中任意形状换能器阵列的声场仿真。在相同阵列孔径和激励脉冲下,分割阵元空间脉冲响应模型的计算精度比离散点阵代表模型高6%左右,二维声压曲线和三维声场的计算速度分别比离散点阵代表模型快20倍和1000倍。

空心聚合物微珠/环氧树脂复合材料匹配层空耦式压电换能器

研制了一种厚度模空耦式压电换能器,使用综合考虑材料衰减系数和声阻抗的空耦式压电换能器电力声等效电路理论模型以指导匹配层结构设计和材料选择,选用新型的空心聚合物微珠/环氧树脂复合材料作为声匹配材料,优化设计电阻抗匹配及结构参数。该换能器中心频率为510 kHz,-6 dB频域相对带宽为25.4%,插入损耗为-27 dB。结果表明,使用新型低衰减系数的闭孔复合材料单匹配层设计的该换能器不仅保证了高灵敏度,同时简化了换能器结构,为空耦式压电换能器研制提供了新思路。

应用于无线传感器的声表面波反射型延迟线的耦合模分析

基于耦合模理论对一种应用于无线传感器的声表面波(SAW)反射型延迟线的性能进行了优化模拟分析。结合混合等效电路模型推导出评价这种器件性能的时域反射系数S_(11)。典型的SAW反射型延迟线包含置于压电基片之上的一个换能器与沿声波传播方向设置的多个反射器。讨论了器件性能的各种结构性影响因素如换能器结构以及反射器类型等,并以此获得优化的器件设计参数。在理论优化分析的基础上,以41°YX LiNbO_3为压电基片,结合铝电极试验制作了采用单向单相换能器(SPUDT)与3个短路栅反射器的440 MHz SAW反射型延迟线器件,并与理论分析结果予以对比与评价分析。

谐振式检测器谐振腔对声表面波气相色谱仪灵敏度的影响

研究了谐振式检测器谐振腔对声表面波气相色谱仪灵敏度的影响。构建无液膜负载和有液膜负载下压电基片和金属指条结构的三维有限元模型,利用有限元方法提取不同周期结构的耦合模参量,结合P矩阵级联技术,推导出传感器灵敏度随检测器腔体结构改变的变化关系。实验制备了两种三换能器结构的声表面波谐振器,其输入换能器与输出换能器间距离分别为22.25倍波长和1.25倍波长,通过测试甲基膦酸二甲酯气体,验证理论计算结果。结果表明：缩短谐振器的谐振腔长度使器件中心处能量更为集中,有效地提高了声表面波气相色谱仪灵敏度。