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可调频率压电换能器原理

一、引 言 在文献[l],[2]中,我们讨论了电负载对压电振动系统振动特性的影响.我们看到,随着电负载的连续改变,压电振动系统的谐振频率将连续地大范围变化,甚至原则上说,如果考虑泛音振动,谐振频率将可以由零变化到无穷大.那么由此我们自然可以引伸想到,用改变电端负载的办法,通过压电耦合,是否可以实现压电换能器的频率调节.这正是本文所要研究的可调频率压电换能器原理. 在本工作中。我们将典型地分析夹心式结构可调频率压电换能器,来阐明“压电调节频率”原理.夹心换能器的一部分是用来作为电激励声的“工作部分”,另一部分是电端接上抗性负载,通过改变电负载,来改变整个换能器的谐振频率的“调节频率部分”.我们将分析两种夹心换能器:一种是侧向加电场、作纵向振动2另一种是纵向加电场、作纵向振动. 我们对一种纵向加电场、作纵向振动的夹心式压电换能器,进行了压电调节频率实验研究,与理论分析比较. 在分析和实验中,不仅讨论换能器谐振工作频率随电负载的变化....  (本文共8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>>

《中国标准化》2017年06期
中国标准化

超声导波压电换能器的优化设计

1引言超声导波具有快速、长距离、全壁厚检测的特点[1],在近年来得到了广泛地应用,众多商用的导波仪器也相继出现在管道检测的应用市场中[2]。虽然近些年国内的超声导波技术研究发展很快,但仍然和国外水平有一定差距,其中差距较大之一是超声导波压电换能器的制作。国产的超声导波换能器在性能的一致性上较差,无法激励出合格的单一导波模态,对超声导波检测影响很大。超声导波换能器的性能直接影响着超声导波的激励特性,所以换能器是导波检测技术的关键要素。现阶段,导波压电换能器的制作技术仍掌握在国外少数几家导波公司,所以导波换能器的价格非常昂贵。为了能够尽快地打破导波换能器制作技术的垄断,研究和制定压电换能器的制作工艺就显得迫在眉睫。超声导波常用的激励方式有:电磁激励[3]和压电激励[4]。压电激励方式由于有较高的检测灵敏度,并且接收的信号能量强,所以压电激励方式常见于商用的超声导波检测设备[5]。由于超声导波换能器的性能直接影响超声导波的激励特性,所...  (本文共1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>>

《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>>