聲頻定向超聲波換能器的研究.pdf

1、聲頻定向超聲波換能器是一種能產(chǎn)生高指向性可聽(tīng)聲音的裝置。該裝置向空氣中發(fā)射具有一定差頻信號(hào)的超聲載波，在空氣中傳播時(shí)兩列超聲載波信號(hào)發(fā)生非線性交互作用，從而自解調(diào)產(chǎn)生低頻可聽(tīng)聲，并以高指向方式傳播給收聽(tīng)者。 論文提出了計(jì)算超聲波換能器陣列發(fā)出的聲音定向性的分析方法，此方法通過(guò)計(jì)算換能器陣列聲壓的大小來(lái)判斷聲音的方向性，同時(shí)研究了換能器尺寸參數(shù)及其陣列的單元個(gè)數(shù)和陣列方式等對(duì)聲音定向性的影響。并設(shè)計(jì)和制作了超聲波換能器，實(shí)驗(yàn)測(cè)試表

2、明合理的陣列方式可以獲得很強(qiáng)的指向性。 論文選擇聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)作為換能器的輻射材料，研究了PVDF膜陣列的制作方法，設(shè)計(jì)和制作了應(yīng)用于空氣中的五套聲頻定向超聲波換能器，包括：采用膠粘成形的方法制作的單個(gè)陣列的圓形換能器、壓制成形方法制作的凹凸柱面膜陣列換能器、膠粘成形方法制作的改進(jìn)型凹凸柱面膜陣列換能器、高溫加壓方法制作的凹柱面膜陣列換能器、及使用膠粘成形方法制作的改進(jìn)型凹柱面膜陣列換能器。 論文分析了圓形

3、換能器和柱面膜陣列換能器在自由延伸條件下的振動(dòng)特性，分析了柱面膜陣列換能器在實(shí)際邊界約束條件下的振動(dòng)特性，并以此理論為基礎(chǔ)，分析了柱面膜陣列換能器的頻率響應(yīng)特性，推導(dǎo)了柱面膜陣列換能器的聲壓和指向性理論，研究了柱面膜換能器陣列個(gè)數(shù)，柱面膜半徑，柱面膜弧度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換能器指向性能的影響。 建立超聲波換能器的諧振頻率測(cè)試方法，測(cè)量了圓形換能器的諧振頻率，驗(yàn)證了壓電材料PVDF膜的自由延伸諧振理論用于指導(dǎo)聲頻定向超聲波換能器諧振頻率