打孔型寬頻帶換能器的研究.pdf

1、超聲技術(shù)經(jīng)過一個世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)在國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)、人民生活和科學(xué)技術(shù)等各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。超聲換能器作為產(chǎn)生超聲波的器件也逐漸被人們的所重視，成為超聲應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。隨著人們對換能器研究的深入，拓寬換能器的頻帶寬度成為了換能器技術(shù)研究新的主題。寬頻帶換能器在超聲探測和超聲檢測方面能夠提高信息的接收量;在超聲污水處理，超聲清洗等大功率應(yīng)用范疇能夠增加整體振動系統(tǒng)的效率，減少換能器的損耗。本文主要通過拓寬換能器頻帶寬度的機(jī)理出發(fā)，研制打孔

2、型寬頻帶夾心式壓電換能器，并對其拓寬頻帶寬度的效果進(jìn)行分析。
　　通過打孔型換能器的簡化模型，數(shù)值模擬得到了頻帶寬度與打孔尺寸的關(guān)系曲線，為打孔尺寸的優(yōu)選提供了依據(jù)。研究了復(fù)雜換能器的設(shè)計方法，建立了四分之一波長振子的機(jī)電等效模型，分析得到了四分之一波長前蓋板傳輸矩陣法的邊界條件，并且綜合使用以上兩種方法將換能器分段計算，簡化了復(fù)雜換能器的設(shè)計。
　　建立了寬頻帶換能器超聲振動系統(tǒng)。針對單一諧振頻率下的縱振模式，研制了一種新

3、型的打孔型寬頻帶換能器。實現(xiàn)了在前蓋板后端打孔的方式來拓寬頻帶寬度，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果優(yōu)選了打孔尺寸;計算了換能器的節(jié)面位置，將法蘭盤設(shè)計在節(jié)面處。通過對負(fù)載條件下?lián)Q能器阻抗的分析，研究了負(fù)載條件下?lián)Q能器的工作規(guī)律。
　　對設(shè)計完成的換能器進(jìn)行有限元分析，確定了壓電換能器的分析方案，建立了有限元模型，進(jìn)行了模態(tài)分析。通過對諧振頻率和振動模態(tài)的觀察，驗證了換能器設(shè)計參數(shù)的正確性。以研制的打孔型寬頻帶換能器為核心搭建了測試平臺，利用阻抗