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夹心式压电换能器的参数对有效耦合系数的影响

夹心式压电换能器(或称组合式换能器,或称郎之万换能器)早已广泛应用于水声和超声领域. 但是对它的最佳设计理论探讨的并不充分.有人n’2J曾实验研究过夹心换能器中压电片的位置对换能器9值的影响.我们现在将探讨换能器参数对换能器另一重要性能指标一一卜~I一岛十一__.1 a,---ao厶,aI一卢,l,啦一∥2 图l 夹心式压电换能器结构 Sche¨1atic (]iagr’a rn of sanl:twicll pie, z()electric trans【tuce-r有效耦合系数K。te的影响.换能器参数,除了压电片的位置,还有压电片厚度占整个换能器的长度比例,压电片的材料耦合系数,匹配块材料与压电材料的特性阻抗比.从而为换能器在这方面的最佳设计提供依据. 设一夹心式换能器,结构如图l所示.设换能器中压电片的特性阻抗为z0,长度为zo,波数为阮,铂一/~olo;匹配块材料的特性阻抗z,长度分别为f1、z。,波数为卢,邙1一all...  (本文共4页) 阅读全文>>

《无损检测》1990年12期
无损检测

检测超声压电换能器

第三讲换能器暂态特性的讨论 探头的暂态特性分析,是讨论探头在已知电脉冲激励下,在负载中产生的超声波脉冲响应特性;或者在已知一个入射声波脉冲作用下,探头输出的电脉冲响应特性;或者探头在已知电脉冲激励下在负载中产生的超声由界面反射回来后又被探头接收输出的电脉冲响应特性等。也就是通常所说的发射、接收、又发又收特性。探头的这些特性,不但与探头的结构(背衬、压电片、保护膜等)有关,而且还与激励源波形《发射时电压波形、接收时入射声波波形)有关,还与激励源的内阻和接收器的输入阻抗等有关。厂,’之完整的系统的探头暂态特性分析的内容是相当丰富的。我们这里仅对几个一般的问题作些分析介绍。 压电体内在电场不连续处将产生应力,形成扰动源,薄压电片在厚度方向加电场时,由于表面处电场不连续形成表面换能作双面辐射。如图3 .1所示。图中R:、R:、及,分别为背衬、压电片和负载的声阻抗率,表面换能可以用图3 .2所示传输网络来表示。 由图3 .1可见,当在压电...  (本文共6页) 阅读全文>>

《无损检测》1981年05期
无损检测

对检测用压电换能器保护膜厚度影响的分析

引! 在商品换能器中,为了防止压电片的磨损,在压电片前面一般都加保护膜.保护膜选用钢、刚玉或尼龙等耐磨材料,厚度一般做得很薄.但现在国内的某些商品换能器,保护膜厚度任意选择,个别的甚至选得很厚,几乎接近于膜内二分之一波长,很不统一。这些膜厚的选取,并不是由于考虑了阻抗的匹配问题,这从任意选取材料的特性阻抗可以看出来。 为此,本文采用文献〔1〕的方法,专门计算了保护膜厚度对换能器发射及平面反射时又发又收脉冲特性的影响.这个计算方法以梅森等效电路为基础,利用付氏变换和数字计算,求算在短暂电压的激励下换能器所发射的瞬变声压波形,或者在平面反射又发又收时所接收的瞬变电压波形.量标准,但定性地看,大体是保护膜愈厚,波形畸变愈大。 我们对一种市场采购来的商品换能器,把它原丫J‘的厚保护膜,由0.83mm逐渐磨薄,同时分次在钢负载下测量换能器的辐射声波波形,mll试结果在图3中给出.这个换能器是无背衬的,或背衬是空气.保护,‘矛,.,。,(召...  (本文共5页) 阅读全文>>

《国外计量》1983年05期
国外计量

用频谱法校准压电换能器

压电换能器是超声无损检验的主要元件。为了使测量结果可靠必须知道压电换能器频率振幅的特性,其误差不大于10~2。%,通常用频谱法获得这种特性“’2’。测量压电换能器频率振幅特性的示意图如图la所示。图中:1一短视频脉冲发生器;2一压电换能器;3一水槽;4一反射体;5一选频线路;6一频谱分析器。发生器是用短视频脉冲来激励压图1电换能器的,其重复周期应大于超声波信号从压电换能器到反射体返回所经过的时间。由于压电效应,使电振荡变为超声,并传向反射体。反射的回波信号被这个压电换能器所接收。当探测信号被抑制时,选频线路就选出反射信号。接人选频线路输出端的频谱分析器就可测得被校压电换能器的频率振幅特性。 由于下面的原因这样的测量准确度不高:第一,除有用的回波信号外,还有多余的(通过选频线路时漏记的)探测脉冲信号以干扰形式进人频谱分析器的输人端。第二,由于线路各元件不同,在选频线路《窗口》的前沿或后沿形成了暂短的脉冲,同样以干扰形式进入频谱分析...  (本文共2页) 阅读全文>>

《电子世界》2016年23期
电子世界

三相压电换能器的设计和仿真

0绪论压电材料在形变时会产生电荷,给压电材料施加电场时也会发生形变,根据压电材料的这一压电效应制作的换能器已被广泛应用。压电换能器设计和制造的主要考虑因素之一是优化换能器参数。大多数的压电换能器都有几个相,包括主动压电相如压电材料和非主动压电相如环氧树脂,有一个压电相和一个非压电相的换能器称为双相换能器,同样一个换能器有一个压电相和两个非压电相的称为三相换能器[3-8]。设计多相压电换能器时,相位连通性很重要,连通方式的不同决定着换能器物理特性的不同。对于n相可能的连通方式有(n+3)!3!n!种[3-6],因此两相和三相的连通模式分别有10和20种。本文对换能器进行优化时是通过结合不同相时最易受影响的参数,这种优化对压电换能器的设计更加可靠。根据压电效应的IEEE标准[1,2],给出了不同形式的压电本构方程。本文中采用应变电荷的形式,基本方程如下:上式中,S表示应变矢量,SE表示恒电场下的弹性柔顺系数,T表示应力矢量,dT表示...  (本文共2页) 阅读全文>>

《无损检测》1985年03期
无损检测

超声波干接触压电换能器

在超声检测中,为了使超声波能有效地六谢到被检材料内,传统的方法是在探头和被检零件之间添加诸如机油、甘油、油脂、水玻璃、水等液体作为祸合剂。这种湿藕合法在实际应用中存在一些缺点,比如增加了超声检测的工艺程序,难以实现机械化或半机械化超声检测.其次,藕合剂易污染试验场所和被检零件,以及弄脏检测人员的衣服、手和设备,特别是对于不允许有任何污染的零件时,则更存在难以克服的困难.此外,湿藕合法辊合程度的好坏还将影响超声检测的探测灵敏度,使对检测出来的缺陷难以作出正确的判断.这层膜不但导声性能好,能使换能器的声阻抗得到正确匹配,而且很容易发生形变,使超声波有效地传播到被检材料中去。此外,导声膜不仅可以起到藕合剂的作用,而且可以起到保护膜的作用。所以在制做干接触纵波换能器时,由于导声膜能防止晶片的磨耗损坏,就不需在晶片前面再加装金属、陶瓷、尼龙或其他材料作保护膜. 一、千接触压电换能餐的构造及工作原理 我们研制的干接触压电换能器计有(a)纵波...  (本文共5页) 阅读全文>>