夹心式功率超声压电换能器负载特性研究 被引量：23

1

作者 林书玉 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期29-34,共6页

在等效电路理论的基础上 ,对大功率夹心式压电超声换能器的负载特性进行了研究 .重点讨论了两种常用的负载 ,即超声清洗等液体处理技术中的液体负载以及用于超声加工和超声钻孔等技术中的固体负载 .探讨了负载对换能器共振频率的影响 .... 在等效电路理论的基础上 ,对大功率夹心式压电超声换能器的负载特性进行了研究 .重点讨论了两种常用的负载 ,即超声清洗等液体处理技术中的液体负载以及用于超声加工和超声钻孔等技术中的固体负载 .探讨了负载对换能器共振频率的影响 .结果表明 ,对于液体介质 ,当液面的高度在一定范围内增大时 ,换能器的共振频率会降低 .当液体负载横截面积增大时 ,液面高度对换能器共振频率的影响增大 .对于固体负载 ,当超声加工工具的长度减小时 ,换能器振动系统的共振频率升高 .当超声加工工具的横截面积较小时 。 展开更多

关键词 夹心式功率超声压电换能器 负载特性 共振频率 液体负载 固体负载 横截面积

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雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器的设计 被引量：1

2

作者 许龙 王威震 +4 位作者 龚涛 李果 赵伦 周光平 梁召峰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期287-293,302,共8页

为了实现单个换能器的多方向超声辐射,提出了一种新型的雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器,它由正六棱柱形金属块、6组压电陶瓷晶堆和6个金属盖板组成。基于耦合振动理论和力电类比原理建立了换能器等效电路模型,推导了其共振与... 为了实现单个换能器的多方向超声辐射,提出了一种新型的雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器,它由正六棱柱形金属块、6组压电陶瓷晶堆和6个金属盖板组成。基于耦合振动理论和力电类比原理建立了换能器等效电路模型,推导了其共振与反共振频率方程。通过等效电路法、有限元法和试验研究了换能器的二维耦合振动特性。结果表明:当压电陶瓷晶堆越靠近正六棱柱形金属块时,换能器的有效机电偶合系数越高;随着换能器轴向尺寸的增加纵向耦合共振频率降低;在纵向耦合共振模式下,换能器的6个输出端均可输出一致的纵向位移振幅;等效电路法、有限元仿真和试验测试取得了较为一致的结果。该研究结果为该类换能器的工程应用提供了简明设计理论,研究成果有望应用于多维超声加工、多向超声辐射等领域。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 等效电路法 耦合振动 振动模态

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夹心式功率超声压电陶瓷换能器的工程设计 被引量：41

3

作者 林书玉 《声学技术》 CSCD 北大核心 2006年第2期160-164,共5页

文中为换能器的优化设计和性能改善提供一些有用的设计指南和解决措施,并对功率超声夹心式压电陶瓷换能器工程设计中的一些重要问题(即换能器各部分的功能及选择,压电陶瓷元件的位置优化,接触界面对换能器性能的影响与预应力的选择及影... 文中为换能器的优化设计和性能改善提供一些有用的设计指南和解决措施,并对功率超声夹心式压电陶瓷换能器工程设计中的一些重要问题(即换能器各部分的功能及选择,压电陶瓷元件的位置优化,接触界面对换能器性能的影响与预应力的选择及影响等)进行了简要的分析。结论表明,文中所述对于优化设计、改善并提高性能具有参考和使用价值。 展开更多

关键词 夹心式换能器 预应力 功率容量 电声效率 位移节点

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夹心式压电陶瓷功率超声换能器的优化设计 被引量：28

4

作者 林书玉 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2003年第3期199-202,共4页

对夹心式压电陶瓷功率超声换能器的优化设计进行了探讨。分析了一种压电陶瓷中间带有厚电极的夹心式换能器的频率特性及其机电转换性能,得出了金属厚电极的几何尺寸对换能器振动性能的影响。探讨了换能器中压电陶瓷片的位置和几何尺寸... 对夹心式压电陶瓷功率超声换能器的优化设计进行了探讨。分析了一种压电陶瓷中间带有厚电极的夹心式换能器的频率特性及其机电转换性能,得出了金属厚电极的几何尺寸对换能器振动性能的影响。探讨了换能器中压电陶瓷片的位置和几何尺寸对换能器的共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数的影响,并得出了一些有利于夹心式换能器优化设计的结论。 展开更多

关键词 夹心式压电陶瓷超声换能器 共振频率 反共振频率 有效机电耦合系数

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A3夹心式压电超声扭转换能器的研制 被引量：3

5

作者 林书玉 张福成 郭孝武 《声学技术》 CSCD 1996年第4期159-161,共3页

本文对夹心式压电超声扭转振动换能器进行了理论及实验研究，得出了对称型扭转振动夹心换能器的共振频率设计方程，给出了频率方程式中一些主要的物理量的具体表达式。在此基础上，实际设计并制作了一个夹心扭转振动换能器。

关键词 换能器 夹心式 扭振 超声换能器

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夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展 被引量：7

6

作者 梁召峰 《声学技术》 CSCD 北大核心 2016年第4期296-302,共7页

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实... 夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。 展开更多

关键词 夹心式超声换能器 非线性 压电陶瓷 大功率

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夹心式纵-扭复合模式压电超声换能器的共振频率 被引量：9

7

作者 林书玉 《应用声学》 CSCD 1996年第5期27-30,5,共5页

本文对夹心式纵-扭复合振动模式压电超声换能器进行了研究．从换能器的等效电路出发，在无耦合时，得出了换能器中纵向振动模式及扭转振动模式的各自共振频率方程．实验表明，换能器各自共振频率的测试值与理论计算值基本符合．

关键词 夹心式 超声换能器 纵向振动 共振频率 扭振

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夹心式弯曲振动压电超声换能器的研究 被引量：4

8

作者 林书玉 《声学技术》 CSCD 1993年第4期26-30,共5页

本文研究了一种新型的弯曲振动夹心式压电超声换能器，分析了换能器的振动机理，从理论上推出了换能器的频率方程。由于弯曲振动换能器的设计理论比较复杂，而本文推出的弯曲振动换能器频率方程的矩阵表达形式为计算机的利用提供了方便... 本文研究了一种新型的弯曲振动夹心式压电超声换能器，分析了换能器的振动机理，从理论上推出了换能器的频率方程。由于弯曲振动换能器的设计理论比较复杂，而本文推出的弯曲振动换能器频率方程的矩阵表达形式为计算机的利用提供了方便。实验表明，弯曲振动夹心式压电超声换能器共振频率的测试结果与设计值基本符合， 展开更多

关键词 超声换能器 弯曲振动 夹心式

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夹心式压电超声焊接换能器的优化设计 被引量：5

9

作者 许龙 陈一博 +2 位作者 吴光未 张海岛 李凤鸣 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期55-59,共5页

基于等效电路法和有限元法对夹心式压电超声焊接换能器的结构尺寸进行了优化设计。探讨了换能器前后盖的纵向尺寸对机电转换性能和振幅的影响,加工制作了相应的夹心式压电超声焊接换能器,并对其机电转换效率进行了实验测试。结果表明,... 基于等效电路法和有限元法对夹心式压电超声焊接换能器的结构尺寸进行了优化设计。探讨了换能器前后盖的纵向尺寸对机电转换性能和振幅的影响,加工制作了相应的夹心式压电超声焊接换能器,并对其机电转换效率进行了实验测试。结果表明,通过对换能器前后盖尺寸的优化,换能器具有最佳的机电转换效率和最大的振速比,研究结果可为该类换能器的优化设计提供理论指导。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 有效机电耦合系数 振速比 优化设计

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功率超声压电换能器阻抗匹配电路参数化设计 被引量：13

10

作者 韩丽轩 于保华 胡小平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第4期713-716,720,共5页

针对功率超声压电换能器,因工作环境变化和负载差异而导致匹配失调,及因匹配参数计算复杂而导致设计效率低、易出错的问题,在分析传统LC匹配电路的基础上设计了一种增加可调元件进行匹配失调补偿的改进型LC匹配电路,提出了一种功率超声... 针对功率超声压电换能器,因工作环境变化和负载差异而导致匹配失调,及因匹配参数计算复杂而导致设计效率低、易出错的问题,在分析传统LC匹配电路的基础上设计了一种增加可调元件进行匹配失调补偿的改进型LC匹配电路,提出了一种功率超声压电换能器阻抗匹配电路的参数化设计方法,开发了相应的参数化设计软件,通过实验验证表明,该设计方法和软件为功率超声压电换能器匹配电路的设计提供了一种方便、实用、快捷、可靠的手段。 展开更多

关键词 功率超声 压电换能器 阻抗匹配电路 参数化设计

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压电片位置对功率超声复合换能器共振频率的影响 被引量：4

11

作者 段世梅 林书玉 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期45-47,共3页

研究了压电片位置对功率超声复合换能器机械共振频率的影响 ,给出了在不同情况下二者之间的关系曲线图 .

关键词 夹心式换能器 共振频率 特性阻抗 压电片位置 功率超声复合换能器 有效耦合系数

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夹心式压电换能器的谐振频率跟踪方案设计 被引量：3

12

作者 李小雪 李平 +1 位作者 汪东 肖灵 《应用声学》 CSCD 北大核心 2009年第4期314-320,共7页

分析了夹心式压电换能器的阻抗特性,讨论了基于相位方式的现有跟踪方案的不足,提出了一种新的频率跟踪方案,介绍了实现该方案的电路系统。该方案的特点是:采用先扫频后跟踪的策略,解决了频率范围设定难的问题;增加解锁控制,使得系统在... 分析了夹心式压电换能器的阻抗特性,讨论了基于相位方式的现有跟踪方案的不足,提出了一种新的频率跟踪方案,介绍了实现该方案的电路系统。该方案的特点是:采用先扫频后跟踪的策略,解决了频率范围设定难的问题;增加解锁控制,使得系统在死锁或误跟踪时自动回到频率搜索状态;采用直接数字合成器(DDS)作为频率调整和信号产生的器件,实现了全数字系统,调整方便,精度高;采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)做相位比较和DDS控制,使频率跟踪速度快,并且跟踪精度和速度均可控制。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 频率跟踪 直接数字合成器(DDS)

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用于非接触超声洁牙的压电换能器设计 被引量：1

13

作者 任滢 秦智 +3 位作者 袁宝 李成皓 周静 沈杰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期381-385,391,共6页

设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H为压电相,优化了透声层内... 设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H为压电相,优化了透声层内空心圆锥形变幅杆设计。其辐射到牙列表面的平均声功率为2.32 W,正、负相最小声压幅值分别为794.668 kPa、-800.854 kPa。声场分布分析表明,在300~400 kHz频段内扫频激励产生的混响声场可以覆盖整个牙列,实现全方位的超空化非接触式洁牙。 展开更多

关键词 非接触式超声清洗 有限元模拟 牙套式超声洁牙装置 弯曲振动压电换能器

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基于类1-3-2型压电复合陶瓷夹心式换能器性能的研究 被引量：1

14

作者 鲜晓军 林书玉 张海岛 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期39-42,共4页

研究并设计了类1-3-2型压电复合材料与基于此材料的夹心式换能器,分析了类1-3-2型压电复合材料的频率特性和夹心式换能器的频率方程。利用切割法制作类1-3-2型压电复合材料,并采用该材料制作了夹心式换能器并进行了实验验证。研究表明:... 研究并设计了类1-3-2型压电复合材料与基于此材料的夹心式换能器,分析了类1-3-2型压电复合材料的频率特性和夹心式换能器的频率方程。利用切割法制作类1-3-2型压电复合材料,并采用该材料制作了夹心式换能器并进行了实验验证。研究表明:该型换能器可实现拓宽夹心式换能器工作频带,有效抑制杂散模态以及改善位移分布,可应用于大功率超声与水下大功率发射器。 展开更多

关键词 类1-3-2型复合材料 大功率 夹心式换能器 位移分布

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夹心式压电换能器压电片端面应力分析与结构优化 被引量：6

15

作者 刘宇 傅波 +1 位作者 林波 吴思楠 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期55-62,共8页

针对预紧力作用下传统的夹心式压电换能器会出现压电片受力不均匀的问题,提出了一种由环形垫块与短圆柱组成的新型换能器后盖板结构设计方案。基于半空间表面受垂直集中力作用的Boussinesq结果,求取换能器后盖板端面中心小区域受力时的... 针对预紧力作用下传统的夹心式压电换能器会出现压电片受力不均匀的问题,提出了一种由环形垫块与短圆柱组成的新型换能器后盖板结构设计方案。基于半空间表面受垂直集中力作用的Boussinesq结果,求取换能器后盖板端面中心小区域受力时的应力解,结果显示压电片端面中心区域应力最大、靠近边缘处应力最小,并利用Ansys仿真软件和实验验证了理论分析的结果;根据压电片的受力情况对后盖板的形状及尺寸进行优化,并修正了优化后模型的谐振频率;加工、装配了优化前、后的换能器并测试其阻抗特性,结果表明:经优化后的夹心式压电换能器能够在保证阻抗性能参数基本不变的情况下,明显改善压电片端面处应力分布不均匀的现象。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 应力分布 后盖板 垫块

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夹心式复合换能器的研制 被引量：5

16

作者 胡氢 王辉 《现代制造工程》 CSCD 2007年第6期121-123,共3页

根据适应超声加工换能器的结构形式,通过研究功率换能器的工作原理、理论设计和工程设计方法,设计并制作大振幅换能器。

关键词 超声加工 大振幅夹心式复合换能器 结构参数

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大功率超声波压电换能材料的研究 被引量：3

17

作者 范跃农 刘飞 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期936-938,共3页

介绍了大功率超声波压电换能材料在工业及国防上的主要应用。通过对传统压电陶瓷工艺在某些工序的改进,如二次细磨的湿式化及通过四元系压电陶瓷配方的优化发现可制备出高居里温度(TC=330℃)大功率超声压电陶瓷换能器材料,测得其压电常... 介绍了大功率超声波压电换能材料在工业及国防上的主要应用。通过对传统压电陶瓷工艺在某些工序的改进,如二次细磨的湿式化及通过四元系压电陶瓷配方的优化发现可制备出高居里温度(TC=330℃)大功率超声压电陶瓷换能器材料,测得其压电常数(d33)可达350,机械品质因数1 200,机电耦合系数(kp)为0.6,同时具有良好的一致性、机械强度和抗冲击能力。 展开更多

关键词 大功率 超声波 压电换能器 换能材料 材料研究

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大功率超声换能器的研制 被引量：5

18

作者 祝锡晶 武文革 彭彬彬 《电加工与模具》 2001年第1期31-32,共2页

研究了功率超声换能器的设计方法。依据超声换能器理论建立数学模型 ,确定了功率超声换能器的工程设计方法 ,得出功率超声换能器的设计特点及参数。

关键词 功率超声 超声换能器 设计研究 压电式

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卧板式直线超声电机的功率流优化设计 被引量：1

19

作者 袁涛 李朝东 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第22期5885-5890,共6页

为改善直线超声电机的性能,采用功率流分析的方法,对已有的L1B4卧板式直线超声电机进行优化设计。将L1B4卧板式直线超声电机离散化,建立电机的多自由度模型,并根据诺顿等效系统建立电机振动的等效机械网络,导出传递到电机驱动足所在质... 为改善直线超声电机的性能,采用功率流分析的方法,对已有的L1B4卧板式直线超声电机进行优化设计。将L1B4卧板式直线超声电机离散化,建立电机的多自由度模型,并根据诺顿等效系统建立电机振动的等效机械网络,导出传递到电机驱动足所在质量块的功率流表达式;调整多自由度模型中质量块的连接刚度和质量,对导入驱动足所在质量块的功率流进行结构约束条件下的优化;在功率流分析的基础上,对已有电机的结构进行局部改动,重新设计了L1B4卧板式直线超声电机,并通过有限元分析软件ANSYS,对两种电机的振动位移进行了对比,最后通过实验证明,新L1B4卧板式直线超声电机的推力有明显提高。 展开更多

关键词 L1B4卧板式直线超声电机 压电 功率流 诺顿等效系统 等效机械网络 优化设计

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基于STM32的大功率超声间歇式控制信号

20

作者 周翔 沈建国 陈丽华 《声学技术》 CSCD 2013年第5期395-399,共5页

在石油开发过程中,大功率超声能够有效地对堵塞的渗透层进行解堵,提高地层的渗透性,增加注水井的注水能力或采油井的产液量,提高原油产量。系统以STM32单片机为核心,产生大功率超声需要的两路间歇式控制信号。这两路信号的相位差为180&#... 在石油开发过程中,大功率超声能够有效地对堵塞的渗透层进行解堵,提高地层的渗透性,增加注水井的注水能力或采油井的产液量,提高原油产量。系统以STM32单片机为核心,产生大功率超声需要的两路间歇式控制信号。这两路信号的相位差为180°,"死区时间"均为3μs,控制大功率超声电源中的IGBT驱动电路。将该控制电路接入大功率超声系统后,大功率超声系统能正常工作,设备运行稳定,能基本满足工业应用的要求。 展开更多

关键词 STM32单片机 压电换能器 石油开发 间歇式 大功率超声

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