用于非接触超声洁牙的压电换能器设计

设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H为压电相,优化了透声层内空心圆锥形变幅杆设计。其辐射到牙列表面的平均声功率为2.32 W,正、负相最小声压幅值分别为794.668 kPa、-800.854 kPa。声场分布分析表明,在300~400 kHz频段内扫频激励产生的混响声场可以覆盖整个牙列,实现全方位的超空化非接触式洁牙。

一种新型的圆筒非接触超声马达

提出了一种新型的圆筒非接触超声马达．该马达主要工作在驻波状态下，且仅需单路信号激励。文中给出了马达定子的振动解析，并依此设计定子。当马达稳定转动时，采用激光测振仪测得了马达定子的振动模态。实验表明，单路信号激励下同样可以实现非接触驱动。此外还采用高速摄像机拍摄了马达的起动特性。

圆筒型行波非接触超声马达的激励原理研究

提出了一种圆筒型行波非接触超声马达,以圆筒型振子为定子,矩形板压电陶瓷粘贴在圆筒振子的外表面作为激励源以产生周向行波。研究了激励圆筒振子产生周向行波的原理,分别给出了激励点间在空间和时间上的关系,为有效设计和激励定子提供了理论依据。同时对驱动电源与激励点的连接方法进行了研究。最后根据理论分析,设计了马达样机进行实验,取得了良好的转速输出。

复合材料的超声检测技术 Ⅱ.非接触超声C-扫描技术

本文对于激光超声、干耦合和空气耦合三种非接触超声C-扫描技术的原理、特点及其在复合材料检测中的应用做了简明介绍．

基于动态模板匹配的非接触超声弹体厚度测量方法

为了实现某弹体在车削加工过程中弹体厚度的自动测量,采用喷水式的非接触超声检测方法,利用弹体和刀架的匀速旋转和移动,在工控机的控制下实现弹体的全面检测。通过动态模板匹配的超声回波处理方法计算出弹体各检测位置的厚度值。检测结果表明,该检测方法的检测精度可达到0.1 mm。

CFRTP/Al非接触超声辅助激光连接工艺研究

碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)与铝合金(Al)组成的叠层结构广泛应用于航空航天、汽车等领域,实现CFRTP/Al叠层的非破坏、高可靠连接是保证装备使役性能的关键。激光连接技术以其能量密度集中、效率高、易于实现自动化等优点已成为CFRTP/Al异种材料连接的热门技术,但CFRTP对温度敏感,在激光连接时易过热分解产生孔隙,接头固化后孔隙存留在接头内形成缺陷显著降低了接头性能。超声辅助激光连接通过在金属侧以接触形式施加超声,有效减少了接头内孔隙。但对于CFRTP/Al叠层,由于CFRTP透光性差,激光需从金属侧施加,超声若以接触形式施加于CFRTP侧,超声的高频振动会使工件各接触面剧烈摩擦,产生大量热量,从而加剧接头的热损伤,进而降低接头性能。本文研究了非接触超声辅助激光连接工艺,对比了不同超声施加形式下的接头外观与接头性能,并进一步分析了工艺参数对接头性能的影响,发现以非接触形式施加超声后接头性能最大约为3kN,相比未施加超声接头的性能提高了约1倍,接头性能提升效果随超声作用距离增大而降低,随超声频率增大而增大,但超声频率约为26 kHz时提升效果降低。

非接触超声红外热像技术在裂纹检测中的应用

非接触超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,可在无接触条件下实现对材料的检测。介绍了非接触超声红外热像技术的基本原理和特点,并利用非接触超声红外热像技术对一个碳纤维复合材料T形接头和预埋有裂纹缺陷的有机玻璃进行检测,检测出了表面和亚表面裂纹和材料棱角处冲击损伤导致的缺陷,该技术具有一定的检测能力。

非接触超声木材缺陷检测系统设计与实现

非接触超声检测作为一种重要的无损检测方法,在材料缺陷检测领域得到了广泛的应用。为解决自动扫描成像中采样点个数较多导致数据量大、处理难度高等问题,对非接触超声检测系统实时成像系统的设计方法进行了研究。采用Python语言编写了上位机控制功能,实现了电机扫描控制、实时成像数据采集与处理。实验结果表明,该软件能够实现非接触超声检测,获得可视化的缺陷检测与成像,软件的实时性、可靠性满足预期要求。

智能型非接触超声浓度计的研制

本文介绍一种通用型超声波浓度计,通过浓度、温度、声时三者的相互关系来进行溶液浓度测量。通过实验,精确地测定多种溶液在不同温度、不同浓度时的声速,给出相应的浓度。

被检物位置对非接触超声红外热像技术的影响

非接触超声红外热像技术相比于常规无损检测技术,具有便捷、信噪比高、不接触被检测物等优点,有一定的应用前景。通过实验研究了被检测物在非接触超声枪头周围空间位置对检测结果的影响,结果表明当碳纤维薄板试件置于枪头下底面周围空间时检测结果较好。另外测量了非接触超声枪头表面的振动振幅,发现非接触超声枪头表面振动的均匀性与该技术的检测结果存在一定关系。

HW-1000C(系列)型非接触超声波水位计在黄河水位观测中的应用

长期以来，传统直立式水尺在应用中极易被水流冲毁，小流量情况下脱河时间长，给水位观测工作带来诸多不便。为解决这一问题，早在2000年5月，邙金局就在枣树沟控导工程安装了HW-1000(系列)型非接触超声波水位计，通过近3年的使用，得到了上级领导及有关技术人员的充分肯定，被誉为黄河上的“千里眼”。

基于STM32的频率和功率可调非接触供电超声电源设计

为解决接触式供电中漏电、磨损、电能传输不良以及超声电源在加工中谐振频率漂移、跟踪速度慢、输出功率不稳定等问题,文章以STM32单片机作为主控系统,设计了一种频率和功率可调的非接触供电超声电源。根据采样反馈电路采集的电压电流相位差和有效值信号,采用锁相环和模糊比例积分(Proportional Integral,PI)控制相结合的方法对频率进行跟踪,并用传统PI控制法控制输出功率。在Matlab软件中搭建电源仿真模型,利用附加电阻、附加电感和附加电容模拟加工过程中负载参数的突变,对有频率调节和功率控制子系统以及没有子系统的电源模型分别进行仿真。仿真结果表明,电源输出功率稳定在248 W。当负载参数发生改变时,电源的谐振频率发生漂移,经过频率自动跟踪子系统的调节后,电源在0.01 s后重新回到谐振状态。此控制算法实现了频率快速跟踪和功率控制。

非接触式直线型超声电机的振动分析

非接触式超声电机装置具有结构简单、响应快的特点,因而可应用于航空航天和医疗仪器等领域。阐述了非接触式超声波传送装置的工作机理,对非接触直线型超声波电机的振动部分进行了分析,建立了从PZT元件受压激振到水平导轨传播纯弯曲行波的连续振动系统模型,获得了复杂边界条件下较为满意的理论结果。

非接触式超声波水位计常见故障与排除

利用非接触超声测距原理来实现水位自动检测技术,已被水文界公认为是一种追好的方法之一。1998年"三江"大水过后,国家加大了对水文设施设备改造的专项投资力度,通过近几年的科技创新、技术改造,一批新仪器新技术在黄河水文站得到广泛应用,大大地提高了工作效率和测验精度。以HW-1000C型非接触式超声波水位计为重点,对自己水位计的前端机与后端机的常见故障进行了分系,并针对故障原因提出了解决的措施,对做好水情自动传输与接收系统的故障排除提供了有益的借鉴。

不同非接触式超声波处理获得脂肪源基质血管组分细胞方法的比较

背景:探索能够高效、稳定获取基质血管组分细胞的方法对于临床应用有非常重要的价值。目前分离基质血管组分的方法主要包括酶解法、推注破碎法、接触式超声波破碎法等,存在安全性和细胞存活率低、材料污染等不足,而非接触式超声波破碎法则能很好的解决这个问题。目的:寻找一种最优的非接触式超声波处理获得脂肪源基质血管组分细胞的方法。方法:实验所用人体脂肪组织(皮下脂肪)由广州中家医家庭医生整形美容医院提供,体检无其他基础疾病,取材前均获知情同意并签署知情同意书。以3种不同的超声波仪器(超声波清洗仪功率约为800 W、超声波细胞破碎仪功率约为1 000 W、非接触式超声波细胞破碎仪功率约为1 200 W)对脂肪材料进行非接触式超声处理15,20,25 min,以接触式超声波细胞破碎法为对照,功率为100 W,超声处理16 s,分别检测基质血管组分细胞大小、存活数量、细胞活力、细胞碎片率和微生物感染度。该研究实施符合广州中家医家庭医生整形美容医院的相关伦理要求。结果与结论:(1)3种方法所获得的基质血管组分细胞活性均高于接触式超声波破碎法(P<0.05);(2)3种方法所获得的基质血管组分细胞污染度均低于接触式超声波破碎法;(3)3种方法获得的基质血管组分细胞大小差异无显著性意义(P>0.05);(4)3种方法所获得的基质血管组分细胞碎片均少于接触式超声波破碎法(P<0.05),其中非接触式超声波细胞破碎仪处理20 min后采用酶解方法获取基质血管组分细胞的效果最好。

非接触式超声波局放检测仪校验平台研究

非接触式超声波局放检测仪缺乏统一的性能校验平台,影响电力设备局放检测结果的有效性和可靠性,在现有接触式超声波检测平台校验基础上,建立了相应的非接触式超声波局放检测装置校验平台,并提出了模拟装置,实验室环境联合校验方法。所述的校验方法具有稳定性高,重复性好的特点,弥补了非接触式超声波局部放电检测仪在空间,实用性与理想环境差异等问题,有一定的参考价值。

超声波非接触电子调平系统

在分析传统找平基准固有缺点的基础上 ,重点介绍了超声波非接触电子调平系统的工作原理及其取代传统找平基准的广泛应用前景 。

电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源研究

多电平换流器中,一般采用变压器实现每个全桥模块门极驱动电路和电源之间的隔离和绝缘。该文基于超声波式非接触电能传输技术,提出电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源,它主要包括发射换能器、接收换能器、亚克力棒传输介质和补偿电路。分别给出声电、电声换能器和传输介质的设计依据,介绍了换能器的等效电路,采用COMSOL软件对压电换能器进行仿真并介绍了压电换能器的最简等效电路。详细叙述了补偿电路的设计方法,包括发射侧补偿电路的设计方法和接收侧补偿电路的设计方法。搭建实验平台,验证了补偿电路的有效性,对比了超声波式非接触电能传输技术和磁感应式非接触电能传输技术的抗电磁干扰能力。实验表明,该文设计的隔离电源可以有效地为门极驱动电路供电,使全桥模块正常工作,与磁感应式门极驱动电源相比,具有抗电磁干扰强的特点,适用于电磁环境复杂的各种门极驱动场合。

超声移液及微量移液技术进展和展望

近年来,合成生物学、新药研究以及体外诊断等现代生物、医学技术的快速发展对微量移液技术的精准度、通量、成本等各方面提出了越来越高的要求。传统基于活塞原理的移液技术虽然可以做到自动化,通量可以很高,但是移液精度局限于亚微升级。基于电磁阀、压电驱动等移液技术可以大幅度提高移液精度,但是由于结构复杂,通量难以与活塞式移液技术相媲美。基于电场、磁场、激光等新型移液技术的移液精度可以实现纳升级和皮升级,但是这些技术主要基于微流控平台,针对一些特定应用,通用性差。此外,上述移液技术都需要使用吸头、毛细管、喷嘴等移液头,会与液体直接接触,存在移液头容易堵塞、液体残留、样品交叉污染的风险,而且移液头大都是一次性耗材,成本高,污染环境。非接触式超声移液技术是一种声镊技术,利用超声波声场调制的声辐射力实现对液滴的无接触式操控,无需一次性移液头辅助,无需与液体接触,且具有精度高、移液速度快等特点,是较为理想的精密微量移液技术,展现了重要的应用前景。本文对微量移液技术的发展和代表性研究进展进行了系统性介绍,重点介绍了非接触式超声移液技术的发展和研究进展,并分析讨论了微量移液技术值得关注的发展方向,比如高通量及高通用性的非接触式超声移液技术、智能化移液工作站,以及基于微流控平台的微量液体处理技术等。

CO_2焊接超声传感焊缝自动跟踪技术

将非接触超声传感焊缝跟踪技术引入到气体保护焊中。因为保护气体不同 ,超声波信号的衰减也不同。通过试验对Ar、CO2 ,和Ar +CO2 等气体对超声波信号的影响进行了研究。结果表明 ,Ar对超声波信号衰减的影响比较小 ,而CO2 对超声波信号衰减的影响比较大。不采取其它措施 ,超声波传感焊缝跟踪系统在CO2 焊接中不能正常工作。根据理论分析 ,指出在CO2 中超声波信号衰减的主要原因是“驰豫吸收”作用的影响。在CO2 超声传感焊缝跟踪中消除驰豫吸收作用的影响是非常困难的。因此 ,提出了一些物理隔离方法 ,其中之一是采用“套筒 +轴流风机”的方法。它对于防止CO2气体进入超声波信号传输的空间是非常有效的。试验结果表明 ,非接触超声传感器可以应用于CO2 焊接的焊缝跟踪中 ,所研制的CO2