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凹型弯张换能器的有限元分析

一、引 言 自70年代起,有限元法被用来解压电换能器的振动问题“’.近年来仍有这方面的工作“.凹型弯张换能器有良好的性能,但由于它的结构和形状比较复杂,需用有限元技术才能进行较全面的分析,这方面的工作至今仍未见公开发表, 为分析弯张换能器的振动特性,我们编制了能对压电换能器进行二维分析的通用有限元计算机程序,它适用于轴对称型或平面型压电换能器.用此程序得到了凹型弯张换能器的前三个共振频率,并由计算机绘制了相应的振动模式. 二、计算方法 有限元技术分析振动的一般方法在很多文献中已有详细论述“一’,这里仅作简要说明,重点指出本文所用方法的若干特点. 1.离散化的有限元方程组及电压-驱动力关系矩阵和电流-振速关系矩阵的一致性 首先考虑轴对称问题,线性材料的机电耦合关系(压电方程)为 瞩一r 二S)(。)式中丁为应力,S为应变,e为压电系数,。‘为常应变下的介电常数,C”为常电场下的弹性系数,E为电场强度,D为电位移e”是e矩阵的转置....  (本文共8页) 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

低频VI型弯张小尺寸声源研究

当前的水声装备呈现出越来越明显的向低频发展的趋势,水声装备对于低频声源的需求也正变得越来越迫切。低频声源在平台使用时往往对声源的体积和重量有比较苛刻的要求,所以能工作于低频的小尺寸的声源技术是当前换能器领域研究的热点之一,本文一方面研究了一种新型的小尺寸的Ⅵ型弯张换能器单元的设计与制造,并成功研制出了相应的换能器单元样品;另一方面将小型Ⅵ型弯张换能器单元应用于组合式MPS声源系统的设计,研究了构造更低工作频率声源的方法。在小尺寸的换能器单元的研究方面,本文对当前主要的低频发射换能器技术展开了深入调查和研究,选择了Ⅵ型弯张换能器作为本文的研究对象。在换能器单元设计方面充分借鉴了当前较热门的Cymbal型Ⅴ型弯张换能器的设计思路,并对Ⅵ型弯张换能器的结构进行了大胆的改进。研究建立了基于非等厚弯张壳体的参数化模型,小型Ⅵ型弯张换能器壳体的结构形式基本都能通过参数调节来实现,这为该类型换能器的设计和结构优化创造了便利条件。在换能器驱动源...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

V型弯张换能器研究

由于换能器在电部件与声部件之间起着桥梁纽带作用,因此它的性能提高与优化对整个系统性能的提高起着十分关键的作用。为了满足主动声呐远程探测的需要和克服目标隐身技术给探测目标带来的困难,同时为了海底石油资源、矿产资源等的勘探与采集,需要基阵在深水下工作,因而换能器设计人员都致力于低频、宽带、小尺寸和大功率发射换能器的研制。通常采用壳体的弯张振动来获得低频、小尺寸、大功率发射换能器是有效的方法之一,文中选用了V型弯张换能器作为研究的主要对象,它由两个球冠型壳体一部分及压电陶瓷拼镶环组成的换能器。本文介绍了通常实现低频大功率换能器的方法,弯张换能器的发展、种类及它们之间的区别,详细介绍了V型弯张换能器国内外研究动态以及意义。文中简要介绍了有限元法的基本理论,总结了压电换能器所用矩阵在不同极化方向下的各种变换,概括了ANSYS计算换能器的各个性能参数基本原则和公式,最后简明扼要地介绍了其优化功能,为换能器进一步设计打下基础。弯张换能器具有复...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

《四川兵工学报》2013年06期
四川兵工学报

低频钹式换能器的有限元分析

钹式换能器由两片类似于翘钹的金属平定锥壳和一片沿厚度方向极化的压电陶瓷薄片粘结而成,粘结剂是由绝缘的环氧树脂和固化剂按照一定比例配置而成的[1-3]。钹式换能器具有体积小、质量轻,易于组阵等优点,用途较为广泛。国内学者近年来对该换能器进行了跟踪研究,北京信息工程学院王光灿、李邓华等人通过ANSYS有限元软件分析、设计了钹式换能器,分析了前3阶振动模态,计算了谐振频率,指出通过选择恰当的空腔高度可以得到合适的谐振频率和其它动力学参数,就钹式换能器的材料常数与机电性能的关系进行了深入分析,分析了钹式换能器的工作模式,压力与钹式换能器位移、等效压电常数与端帽电极以及压电陶瓷片形状参数之间的关系,研究了制作工艺和仿真计算方法,实验表明:其建模与计算方法有效、工艺可靠,为优化设计弯张换能器提供了理论指导意义[4-10]。中国船舶重工集团公司第705所田丰华等人借助ANSYS软件分析了有效机电耦合系数、机械品质因数、节点位移、谐振频率随金属...  (本文共3页) 阅读全文>>

《陕西新医药》1978年02期
陕西新医药

介绍两种生理换能器

为了研究呼吸、脉搏等生理过程,我们常常利用换能器,将各种生理变化转换成电能变化,然后以电子仪器显示记录,便于研究分析。实践证明“’‘“’,下面两种换能器结构简单,自制方便,性能敏感,可供研究使用。血管容积脉搏波光电式换能器2 mm厚的有机玻璃90x巧mmZ,加热软化后弯成U形,使其形状与指端、趾端或耳垂的形状相应,并利用有机玻璃的弹性,令其能轻轻地夹在指趾端或耳垂上。然后,分别将硅光电池和小灯泡固定在U形片两臂外侧,各引出导线。元件固定方式不限。 2.反射式脉搏波换能器(图2):取不透 原理:血管容积脉搏波(以下简称为脉搏波),通常是指手指端、足趾端或耳垂部小动脉的搏动情况。随着血管搏动,组织的透光度发生相应改变。利用对光线敏感的电子元件(光敏电阻、光电池等),接受透过组织,或由组织反射回来的光线,将光能转变为电能,然后用电子仪器显示记录,就可以观察小动脉的搏动情况,从而了解循环系统或与其有关系统的机能。 材料:光敏元件,我们用...  (本文共2页) 阅读全文>>

《舰船科学技术》1979年01期
舰船科学技术

换能器的粘结(上)——新材料在换能器中的应用

第一部分:粘结剂和粘结工艺介绍 常用的机械联接方式有铆接、焊接和螺钉联接。焊接目前对钛合金稍困难,对镁合金、铝合金困难就更大,而且在焊接两种不同金属时,由于形成微原电池而发生电化腐蚀现象。铆接和螺接都要打孔,劳动量大,而且因孔口处应力集中而影响结构的强度。 采用粘结可以联接不同厚度,不同材料的粘结件,而且弥补了焊接、铆接或螺钉联接的不足。工艺上也比较简单,还可以保证密封,减轻劳动量,提高结构的强度。所以近些年来国外一般采用粘结联接或粘结——焊接;粘结——铆接;粘结——螺接等复合工艺形式。 一、粘结剂 粘结剂通常由树脂(或橡胶),固化剂,填充剂和稀释剂组成。 1.树脂 粘结剂中的树脂是粘结剂的主体,它的性质对粘结剂产生决定性的影响。树脂固化后,交链成网状结构,由于树脂分子中的极性基团与粘结体表面的活性部分发生引力作用,而最终构成牢固的化学结合。粘结剂中所用的树脂其聚合度必须选择,既考虑其固化的内聚强度,又考虑其粘结强度。如聚合度过...  (本文共23页) 阅读全文>>

《军事医学科学院院刊》1983年02期
军事医学科学院院刊

离体肌条药理实验用磁感池磁感换能器

以往的离体肌条药理实验装置中多离不开杠杆,近年来也有人用应变片式换能器(l1,但都存在一些问题。如当杠杆变换角度时会影响肌条的恒定负重。杠杆式换能器虽较灵敏,但是暴露在外面易受外界因素如空气流动、振动等的干扰伪。应变片式换能器以一个弹性金属片与标本相连,对肌标本的收缩和松弛极为不利闭。为了克服以上问题,我们把标本浴池与磁感换能器组合为一体,设计制做了微浴池磁感换能器,如图1所示。 微浴池磁感换能器的制做详见图2。我们采用的材料是有机玻璃。在浴池主体部分设有进液孔、注药孔、标本浴池、排液管和排液孔。标本浴池用于悬挂肌条标本,浴池下部延长出一个细管伸入磁感换能器的线圈中。线圈是由在王字型有机玻璃空心支架上上下分别绕制的两个同电感的线圈串联而成。两线圈均为1500一2000匝,匝数多灵放度高,可根据需要决定。为使两线圈电感一致,在线圈绕好后,应将其在误差分选仪上校正。两线圈串联后共引出三根接线分别与三个底座脚相接,最后用线圈罩罩住线圈...  (本文共4页) 阅读全文>>