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功率超声压电陶瓷换能器振动特性的控制

本文提出了用测量压电陶瓷圆板振动频谱和电导纳特性  (本文共9页) 阅读全文>>

陕西师范大学
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径向及径—扭复合振动模式夹心式压电超声换能器研究

在功率超声应用技术领域中,如超声焊接、超声清洗、超声振动切削以及超声马达等,夹心式压电超声换能器是一类被广泛使用的功率型超声换能器。因此,其设计和制作也是功率超声的核心内容。夹心式结构压电超声换能器的优点是能够实现大功率输出和高的能量转换效率,并且可通过改变换能器盖板的尺寸来改变其谐振频率。传统的夹心式压电超声换能器主要有纵向、扭转和弯曲振动以及它们的复合振动模式夹心换能器,如纵—扭、纵—弯复合振动模式等。然而,随着超声技术的发展,功率超声应用范围不断扩大,需要设计各种振动模式的超声换能器,以适应不同应用场合的需要。基于夹心式压电超声换能器的设计原理,本文创造性地提出了径向振动夹心式压电超声换能器的概念。建立了换能器的径向振动模等效电路,导出了其径向共振频率方程,并对换能器进行了有限元模态分析和实验研究。在此基础上,进一步提出和研究了一种斜槽式径—扭复合振动模式夹心式压电超声换能器,给出了其机电类比等效电路及共振频率方程。作为其...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

陕西师范大学
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1-3-2型压电复合材料换能器研究

随着声学应用技术的快速发展,压电复合材料由于具有较低的声阻抗、较小的平面机电耦合系数、高等静压压电常数以及优异的柔韧特性,被广泛应用于研发生物医学传感器与水声换能器及其阵列,相关的换能器件被广泛用于水声、功率超声、医学超声以及检测声学等领域。1-3-2型压电复合材料属改进型的1-3型压电复合材料,其结构可看作成由1-3型压电复合材料和陶瓷基底串联而成。1-3-2型压电复合材料除具有1-3型压电复合材料的低密度、宽带和高灵敏度等优点外,同时还具有稳定的机械特性和温度特性。本文基于1-3-2型或其改进型的压电复合材料,研究和设计了 1-3-2型压电复合材料水声换能器和夹心式超声换能器,其主要内容包含以下几部分:(1)基于串并联理论和均匀场理论,介绍了 1-3-2压电复合材料等效参数的分析方法,给出了 1-3-2型压电复合材料的弹性常数、介电常数、压电常数以及密度的等效参数表达式;分析了 1-3-2型压电复合材料厚度方向的振动特性,运...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

陕西师范大学
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中部螺栓及预应力对压电换能器性能参数的影响

夹心式纵振换能器具有结构坚固、制造工艺简单、功率重量比大、电声效率高等优点。在功率超声领域,它得到了广泛的应用。随着功率超声技术的发展,对换能器的功率、测量范围、测量精度的要求越来越高,作为超声振动系统的核心部件,改善超声换能器的性能至关重要。夹心式压电换能器的性能主要与各组成部分的材料、形状和几何尺寸有关,此外还与螺栓的预应力有关。在夹心式压电换能器中,由于压电陶瓷片抗张强度比较差,通过采用金属块以及预应力螺栓给压电陶瓷圆片施加预应力,可以避免压电陶瓷片在大功率状态下破裂,然而由于螺栓预应力的影响,换能器的性能也会发生变化。在有关夹心式压电超声换能器的理论分析中,大多数都集中在无螺栓简单结构的夹心式换能器上,忽略了螺栓。在实际加工和装配换能器时,螺栓的直径一般依照压电陶瓷中孔的大小设计,其长度也人为给定,这样换能器的性能未必能达到最佳状态。为进一步提高换能器的性能,本文比较全面的研究了螺栓及其预应力对换能器性能参数的影响规律,...  (本文共50页) 本文目录 | 阅读全文>>

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环形复频夹心式压电陶瓷换能器的设计

在水声和大功率超声领域,夹心式压电陶瓷换能器被广泛用作大功率的声辐射器。随着超声技术的不断发展,超声换能器越来越广泛的应用于一些新领域,例如高频超声金属及塑料焊接、高频超声清洗领域以及一些需要大功率、高声强的超声领域。在这些情况下,换能器的径向尺寸较大,通常大于纵波波长的四分之一。因此夹心换能器的一维设计理论将不再适用,否则将会出现较大误差。具体的讲,以下三种情况一维理论不在适用:(1)应用于超声金属焊接等方面的高频夹心式压电陶瓷换能器。随着换能器共振频率的增加,换能器的纵波波长及纵向尺寸相应减小,根据一维纵振动理论中的假设,此时换能器的径向尺寸必须相应减小,这样换能器的横截面就很小并且机械强度和功率容量也会很小。为提高换能器的机械强度和功率容量,高频夹心换能器的径向尺寸必须增大;因此必须考虑这类换能器的径向振动及其耦合振动。(2)大功率夹心式超声换能器。在一些新的超声应用领域如超声金属和塑料焊接,需要很大功率的超声,所以此类换...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究

高速与超高速旋转机械的开发应用对轴承的性能提出了越来越高的要求。为最大限度地减小摩擦阻力矩,轴承系统的润滑方式也逐步由固体、半固体润滑向具有良好减摩性的液体和气体润滑方向发展。高精度、非接触、低摩擦等新型轴承的开发与利用成为轴承研究领域所面临的新课题。在功率超声范畴内,当声源以超声频率振动时,声源表面会形成较强的声场和辐射压力,这种声辐射压可以平衡物体的重力,具有承载特性,从而使声源表面与物体之间被空气膜隔开,形成超声波悬浮,超声波轴承便是在此基础上开展研究的。超声波悬浮轴承的提出,开创了轴承研究领域一个新的方向,也使得压电驱动技术的发展与应用得以丰富。超声波轴承与传统的磁悬浮以及气体静、动压悬浮轴承相比,在悬浮支撑的实现方式上是完全不同的,目前,对这一新型非接触悬浮轴承的开发仍处于基础研究阶段,对其悬浮支撑技术的研究十分必要。结合国家自然科学基金“飞轮储能系统高速轴系的超声波悬浮支撑技术研究”,以夹心式压电换能器为基础,本文对...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>