Cymbal换能器的力电性能

研究了Cymbal换能器的力电性能。在简单支承边界条件下,应用压电-弹性理论、克希霍夫薄板振动理论、瑞利-李兹理论和等效电路方法分析了Cymbal换能器的机电特性,给出了Cymbal换能器的近似解和串联共振频率方程,研究了Cymbal换能器在无负载条件下的等效电路及相关参数和Cymbal换能器空腔深度与空腔底部半径的比与谐振频率和机电耦合系数的关系。根据数值分析结果得到最佳机电耦合系数,为Cymbal换能器的优化设计提供了理论依据。

Cymbal换能器的材料常数与机电性能关系研究

用有限元方法和ANSYS软件,仿真计算了不同材料对Cymbal换能器的机械、电及机电性能的影响。研制了Cymbal换能器并进行了测量,计算结果和实测结果符合较好(误差≤6%)。通过这一研究得到了材料常数与Cymbal换能器的机电性能之间的关系。研究结果对Cymbal换能器的研究和设计工作具有实际意义。

Cymbal换能器的有限元动力学分析

用有限元法和ANSYS 5.7软件模拟、分析了Cymbal换能器的动力学特性。在模态分析的基础上进行了动力学分析,计算了Cymbal换能器前3阶振动模态的位移分布曲线,速度分布曲线和加速度分布曲线。研究了Cymbal换能器的不同空腔高度与它的谐振频率、位移、加速度和速度分布曲线之间的关系。研制了Cymbal换能器样品。ANSYS5.7软件的Cymbal换能器动力学分析结果与用POLYTEC PSV300-F Scanning Laser Vibro-meter型激光扫描仪对Cymbal换能器样品的实测值相近。

形状参数对Cymbal换能器发电能力的影响

Cymbal(钹)换能器由两个金属端帽和夹在中间的压电陶瓷圆片组成。首次将Cymbal换能器作为发电装置研究,建立了刚性杆铰接简化力学模型。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算出了产生的电压和电场能随空腔深度、端帽厚度和端帽顶部直径增大递减,随端帽空腔底部直径增大递增的变化规律。利用Cymbal换能器刚性杆铰接模型对计算结果给出了力学解释,并计算出了在金属端帽不屈服情况下的最大发电功率。

Cymbal换能器结构参数与机电性能的研究

Cymbal换能器的结构参数对其机电性能起着重要的作用。用有限元法和ANSYS软件仿真计算了不同结构参数对Cymbal换能器的机械、电及机电性能的影响。研制了Cymbal换能器样品并进行了测量,仿真计算的结果和Cymbal样品的实测结果符合较好。通过这一研究得到了结构参数与Cymbal换能器的机电性能之间的关系。

基于ANSYS的Cymbal换能器等效压电常数分析

本文研究了Cymbal换能器的工作机理,用有限元分析方法建立了该换能器的有限元分析模型,制作了几种规格的Cymbal换能器。压电陶瓷PZT-5A作为Cymbal换能器的压电相,铜箔作为端帽电极。分析了压力与Cymbal换能器位移、等效压电常数d33e与端帽电极以及压电陶瓷片形状参数之间的关系,确立了钹式换能器的等效压电常数d33e达到最大值的结构参数,并且对有限元软件的计算值和试验值进行了比较。

一种新型Cymbal换能器的研究

提出并研究了一种新型的Cymbal换能器。与传统的Cymbal换能器相比,该换能器中的压电陶瓷圆盘由一个金属圆环和压电陶瓷圆盘的径向组合体所代替。论文首先探讨了压电陶瓷圆盘和金属圆环组合体的径向振动,用解析方法得出了其径向振动的机电等效电路。在此基础上,得出了新型Cymbal换能器的机电等效电路,并得出了其共振及反共振频率方程。其次,利用数值计算方法,对这种新型的Cymbal换能器的共振频率和振动性能进行了研究。分析了Cymbal换能器的几何尺寸对其共振频率及有效机电耦合系数等参数的影响,探讨了其输入导纳的频率特性。所得结论为此类Cymbal换能器的优化设计及工程应用奠定一定的理论基础。本文提出的新型Cymbal换能器具有较大的几何尺寸、较高的机械强度以及功率容量等优点,可望在较大功率的水声及超声辐射器中获得较为广泛的应用。

交变载荷作用下Cymbal换能器的压电性能

Cymbal换能器具有较高等效压电常数的特点,使其可能成为开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对该换能器共振和非共振交变载荷作用下的电耦合场进行分析。计算结果表明,Cymbal换能器在共振交变载荷作用下所产生的开路电压很高,但由于此时所产生的应力较高,使得换能器工作失效;而在低频非共振交变载荷作用下该换能器能够正常工作,并产生与载荷同频率的具有一定幅值的交变电压。仿真结果表明,Cymbal换能器在非共振低频状态下,可以产生与载荷力同周期的具有一定大小的电压,可作为收集常见低频振动将机械能转化为电能的压电换能元件。

Cymbal换能器的有限元分析仿真技术研究

采用了有限元分析方法、借助ANSYS软件设计了Cymbal换能器,给出了2种有效的流体单元划分方法;通过仿真计算,分析了金属端冒的不同尺寸对有效机电耦合系数、机械品质因素、节点位移及谐振频率的影响,从而设计出最优尺寸的Cymbal换能器,并对其进行了3阶模态振型和谐响应动力学分析,解决了该换能器旋转对称面上存在跃变的应力和应变给设计工作带来的困难及理论上难以解决的问题。

Cymbal换能器发电性能的有限元分析

利用Cymbal换能器的正压电效应将应变能转化为电能,捕获能量,是开辟新能源的一条有效途径。采用有限元方法对Cymbal换能器力电耦合场进行分析,计算结果表明,换能器非共振条件短路电压随金属端帽底径的增大而增大,随金属帽厚度、顶径、内腔高度的增大而递减。最小二乘法的拟合结果呈现出上述参数对电压影响程度依次减弱的变化规律。选择合适的结构参数设计的Cymbal换能器,将其作为发电元件,可获得较高的电压及功率。

干涉法测量Cymbal换能器的等效压电常量

在光学平板上用分立光学元件构建了迈克耳孙型分光束干涉仪,利用优化工艺制备的Cymbal换能器件作为核心单元,利用其在电场下的位移放大作用驱动平面反射镜,引起干涉图样的变化,实现了微位移及Cymbal换能器件等效压电常量的测定,并进行了非定域干涉图样变化的动态演示.

Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制

为更经济地制造出质量更高的Spherical-cymbal换能器端帽,在其成形中用自由液压胀形工艺取代传统的冲压工艺,并对其自由胀形中的回弹问题进行了重点研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件对端帽的自由胀形回弹量进行了预测,并根据约束条件及有限元模拟结果提出了回弹控制措施。实验结果验证了采用有限元数值模拟进行Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制的可行性。

开槽Cymbal换能器技术研究

Cymbal换能器端冒的弯曲振动产生较大切向应力,损失大量机械能,而径向开槽的Cymbal换能器可释放切向应力,提高能量转化效率,同时可降低谐振频率、提高轴向位移及自由场电压接收灵敏度。本文利用有限元方法和ANSYS软件,仿真计算了槽的位置、数目、宽度及深度对Cymbal换能器机电性能的影响,研制了开槽Cymbal换能器并进行了测试,测试结果与计算结果具有较好的一致性,故开槽的Cymbal换能器具有很好的研究价值和应用前景。

Cymbal换能器技术的新进展

为有效提高谐振点附近的频带宽度、改善Cymbal换能器的耐压性能,提高接收灵敏度,降低频率,减小体积,设计双谐振Cymbal换能器和凹型Cymbal换能器。采用有限元分析方法,借助ANSYS软件,通过仿真计算电压位置及Cymbal壳体的空腔高度对阻抗、收发频带宽度、发送电压响应及自由场电压接收灵敏度的影响,以及压电陶瓷环的厚度对凹型Cymbal换能器机电性能的影响。结果表明,双谐振Cymbal换能器和凹型Cymbal换能器能为Cymbal换能器的工程应用奠定坚实的基础。

Cymbal压电换能器发电性能的有限元仿真分析

应用有限元法研究结构参数对cymbal换能器性能的影响。首先,以压电方程为基础,应用有限元理论对cymbal换能器进行有限元建模,得出有限元动力学方程。然后应用ANSYS分析了cymba换能器结构参数对其发电电压和谐振频率的影响。结果表明,为达到更好的发电电压,应该增加cymba压电陶瓷的厚度tp,增加金属帽内腔底径Φc,减少金属帽厚度tm和内腔顶径Φd,对每个cymbal系统都存在一个最优的内腔高度dc。基振频率随着tm、dc增加而增加,随Φc增加而减少。

关于金属端帽压电复合换能器Cymbal的研究

研究了金属端帽尺寸对压电复合换能器Ｃｙｍｂａｌ位移的影响。Ｃｙｍｂａｌ由在厚度方向极化的压电陶瓷片（ＰＺＴ－５Ａ）夹在两个薄的黄铜端帽之间，每一个端帽的内表面都有一个圆台形空穴。在施加交流电场下，陶瓷径向收缩，端帽弹性运动，在法向于端帽的方向产生一个放大的位移。Ｃｙｍｂａｌ换能器比相同尺寸的陶瓷元件的位移要高出近４０倍。

Cymbal型压电复合换能器的数学模型

研究了Cymbal换能器的工作机理。利用压电方程和弹性力学公式,推导了Cym-bal换能器的径向和轴向谐振频率,给出了轴向位移与径向位移之间的数学关系式。部分实验数据与理论计算结果表明,Cymbal换能器的轴向有效压电应变常数是相同规格压电元件的40倍,在压电式微位移驱动器或超声换能器技术领域具有一定的应用前景。

Cymbal单元的薄型低频宽带水声发射换能器设计

为了研究安装方便、便于携带的薄型低频发射换能器,使用有限元法对Cymbal换能器单元的设计结构进行了仿真分析,并将换能器单元的谐振频率与实际测量值进行了比较.将Cymbal换能器单元进行阵列,设计了一种新型的低于10 kHz薄板型水声发射换能器,对一个厚度为25 mm、辐射面积78.5 cm2的薄板发射换能器实验模型进行了测量与标定.研究结果表明,通过阵列Cymbal换能器单元构建的发射换能器是一种工作在10 kHz以下的薄型低频宽带水声换能器,其发射声源级比尺寸类似的1-3型压电复合材料换能器高20 dB.

Cymbal压电换能器的有限元仿真研究

应用有限元方法,通过ANSYS仿真分析,研究结构参数对Cymbal压电换能器谐振频率和输出电压的影响规律。研究表明,Cymbal压电换能器的谐振频率随金属帽厚度、压电片厚度和空腔高度的增加而增大,随着压电片直径、空腔顶径和空腔底径增加而减小;输出电压随压电片直径、压电片厚度、空腔顶径和空腔底径的增加而增大,随金属帽厚度增加而减小,随空腔高度增加,输出电压先增大后减小。

结构参数对Cymbal压电换能器发电性能的影响研究

建立Cymbal压电换能器有限元模型,通过时域仿真,分析了Cymbal换能器压电材料厚度、内腔直径和高度、金属端帽厚度等结构参数对换能器输出电压的影响规律。结果表明,为使Cymbal压电换能器得到更好的输出电压,应该选择最优的内腔高度,增大换能器内腔直径、压电材料厚度,同时减小金属端帽厚度和换能器外直径。可为Cymbal压电换能器的结构优化设计提供一定的理论参考,提高设计效率。