免费论文摘要：纵弯及纵径振荡形式变换功率超声换能器的接洽

跟着超声运用的进一步兴盛，功率超声本领已普遍用来农业、产业、情况养护、医药保健和国防等范围，更加在超声焊接、超声荡涤、超声化学及超声中草药索取等运用范围，此时简单振荡形式的换能器已不许满意少许一定范围的运用诉求，特殊须要少许辐射表面积较大的功率超声换能器。为了普及换能器的功率并增大低声波的辐射表面积，常常须要少许形式变换型和啮合振荡形式的超声换能器。正文鉴于形式变换的思维，即，一种振荡模态变换为另一种或多种啮合的振荡模态，接洽了纵弯振荡形式变换及纵径啮合振荡形式功率超声换能器，其重要实质包括：(1) 引见了夹心式压电超声换能器各局部（囊括压电陶瓷晶堆及变截面棒）的安排表面，并给出了其机电等效通路及频次方程；同声，以夹心式换能器的前者面振荡位移振幅为目的，引见了有限元软硬件ANSYS优化安排的本领和办法，给出了优化计划截止，蓄意该表面及优化本领为本舆论后续形式变换功率超声换能器中夹心式压电换能器的安排供给表面普通。(2) 从薄圆盘委曲复合振荡体例或纵弯形式振荡体例的优化安排动身，提出了散布参数体例会合参数化的观念，按照一散布参数体例的电能和位能与另一具备会合参数体例的对应电能和位能十分的规则，得出了三种边境前提即自在边境、恒定边境和简支边境薄圆盘委曲振荡的集平淡效参数：等效品质和等效弹性系数。而后从辐射声功率观点求得了圆盘的辐射声阻抗，画出了薄圆盘委曲振荡时的会合参数等效通路图，并得出了其共振频次方程。对于沟通尺寸且振荡在沟通阶数的圆盘而言，自在边境前提的共振频次大于简支边境前提的共振频次，但小于恒定边境的共振频次，然而，三种边境前提下计划的表面值都与模仿值都比拟符合。所以，圆盘的会合参数等效通路对委曲振荡体例的安排供给了表面参考，憧憬不妨用来体例的机电等效通路中，大大简化其求解进程，简单安排最好处事状况。(3) 对大尺寸的弹性非金属柱体及压电陶瓷柱体举行了领会，得出了它们的等效通路或频次方程。开始，鉴于表观弹性法，领会了大尺寸环状非金属柱体的等效通路，为用机电等效通路法安排超声振荡体例供给了简单，然而此种情景重要实用于薄壁柱体，即壁厚远小于外半径。其次，鉴于弹性能源学方程，按照环状柱体两头及内、外两侧的自在边境前提，推导出了半径、厚薄及长度大肆变革的环状弹性柱体共振频次方程，截止表白，表面截止与数值模仿有很好的普遍性，为纵径啮合振荡体例的安排供给了确定的表面。结果，在环状弹性柱体领会的普通上，应用一致的领会本领，大略地对大尺寸压电陶瓷柱体举行了表面领会。(4) 按照委曲振荡薄圆盘集平淡效参数的领会，提出了一种新式的纵弯形式变换压电超声换能器，包括后盖板、轴向极化的压电陶瓷片及委曲振荡非金属圆盘。推导出了该换能器纵弯振荡形式的机电等效通路，并得出了其共振频次方程。经过该类换能器频次方程不妨看出，其共振频次及反对主要振频次随其资料参数和好多尺寸的变革而变革。所以不妨按照此方程决定频次或好多尺寸等，为安排该类换能器供给了简单。其次运用有限元软硬件ATILA领会了所有换能器的振荡本能及辐射声场的散布情景。结果，安排并加工了相映的形式变换换能器，辨别用精细阻抗领会仪Agilent Hp4294尝试了该换能器的频次变革个性弧线，用全场扫描式激光测振仪Polytec PSV-400尝试了换能器的端面位移振幅散布。经过有限元软硬件模仿及试验尝试截止不妨看出，该换能器经过纵向鼓励单位的纵向振荡启发辐射端面爆发委曲振荡，并使其完全居于同所有振形式，即纵弯振荡形式，进而增大了保守夹心式换能器的辐射表面积，为大功率及大辐射表面积换能器的安排供给了思绪。(5) 按照环形柱体纵径啮合振荡的领会，提出了一种新式的纵径啮合振荡形式柱状压电超声换能器，包括纵向振荡夹心式压电换能器、柱状非金属圆管及前后辐射非金属盖板。按照传输线表面和梅森机电等效模子, 运用柱状换能器各局部贯穿处边境上力和速率贯串的个性，获得了纵径啮合振荡形式柱状压电超声换能器的机电等效通路，并得出了其共振频次方程。其次，运用有限元软硬件领会了所有换能器的振荡本能，并用ANSYS软硬件的参数化优化编制程序本领对其振荡个性举行了优化安排。结果，领会了沟通尺寸的换能器在气氛中及水中的位移及声场情景，采用了符合尺寸的换能器对其声场举行了领会。该柱状超声换能器经过鼓励夹心式换能器爆发委曲振荡，启发前后辐射盖板做纵向振荡的同声，柱状非金属圆管做纵径啮合振荡，并使其完全居于同所有振形式，即纵径啮合振荡形式。不妨看出，换能器的两头面振荡位移散布基础平均，同声，在柱状换能器的侧面爆发径向振荡；且跟着换能器的径向尺寸与纵向尺寸比值的减少，径向振荡位移渐渐增大。对柱状换能器气氛中振荡及水中的声场举行比拟，不妨看出，共振频次与换能器中非金属柱体的壁厚有出色的联系。所以，采用符合的尺寸，该类柱状压电超声换能器将不妨被用作一个三维超声辐射器，同声第二阶的辐射声压也比拟强，也憧憬该类换能器不妨动作多频的超声辐射器。

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