夹心式压电换能器的谐振频率跟踪方案设计 被引量：3

1

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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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

2

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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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

3

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换能器负载特性研究 被引量：23

4

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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夹心式压电陶瓷功率超声换能器的优化设计 被引量：28

5

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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夹心式压电超声焊接换能器的优化设计 被引量：6

6

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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预应力螺栓对压电换能器性能参数的影响 被引量：5

7

作者 李军 贺西平 丁少虎 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第6期985-986,990,共3页

考虑了压电换能器中的预应力螺栓。当位移节面位于压电陶瓷晶堆中,研究了压电换能器的共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数随螺栓的长度、直径和位置的变化规律。结果表明,当螺栓的长度、直径和位置变化时,换能器的共振频率变化可达... 考虑了压电换能器中的预应力螺栓。当位移节面位于压电陶瓷晶堆中,研究了压电换能器的共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数随螺栓的长度、直径和位置的变化规律。结果表明,当螺栓的长度、直径和位置变化时,换能器的共振频率变化可达1.3 kHz,而有效机电耦合系数的相对变化可达25.5%。适当设计螺栓,可提高压电换能器的性能。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 螺栓 共振频率 反共振频率 有效机电耦合系数

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实际支承工况下压电换能器等效电路实验研究 被引量：2

8

作者 周宏权 韩雷 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第5期543-544,548,共3页

利用直接数字合成器(DDS)对夹心式换能器进行扫频,测得两个不同共振频率附近的导纳圆。通过导纳圆实验数据拟合,获得相应的等效电路参数。结果表明,在换能器不同振动模态下,等效并联电容电阻并非恒定值,而且实际支承工况下换能器系统工... 利用直接数字合成器(DDS)对夹心式换能器进行扫频,测得两个不同共振频率附近的导纳圆。通过导纳圆实验数据拟合,获得相应的等效电路参数。结果表明,在换能器不同振动模态下,等效并联电容电阻并非恒定值,而且实际支承工况下换能器系统工作时存在负阻尼效应。 展开更多

关键词 超声键合 夹心式压电换能器 导纳圆拟合 等效电路

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压电陶瓷非线性对大功率换能器结构参数匹配影响的计算分析 被引量：2

9

作者 王晨青 马建敏 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1139-1147,共9页

在Guyomar非线性模型基础上,通过机电等效法将晶堆前向负载作为等效质量和阻尼加入振动方程的质量项和阻尼项,推导了换能器振速、辐射声压级和谐振频率偏移率等表达式,计算分析了压电陶瓷非线性参数和结构参数对换能器声辐射性能的影响... 在Guyomar非线性模型基础上,通过机电等效法将晶堆前向负载作为等效质量和阻尼加入振动方程的质量项和阻尼项,推导了换能器振速、辐射声压级和谐振频率偏移率等表达式,计算分析了压电陶瓷非线性参数和结构参数对换能器声辐射性能的影响,研究了压电陶瓷的非线性对换能器结构参数匹配的影响。结果表明,换能器节面靠前,前盖板厚度越小,前盖板大径越小,都可以减少压电陶瓷非线性引起的换能器频率偏移。当设计频率确定时,压电陶瓷处于非线性工作域的换能器的结构参数有所减小。换能器加入辐射端匹配后,可以改善压电晶堆前向负载匹配,降低换能器的谐振频率偏移率。换能器激励电流也会出现频率偏移现象。在提高换能器激励电压时,换能器的结构参数应适当减小。得到的结论可为换能器设计提供理论依据和帮助。 展开更多

关键词 夹心式压电换能器 非线性 频率偏移 参数匹配

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超声耦合无线电能传输用发射换能器优化设计

10

作者 张林森 曾双贵 +1 位作者 宁小玲 胡平 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第3期407-412,417,共7页

针对超声耦合无线电能传输系统研究的需要,对水下超声耦合无线电能传输系统发射换能器进行选型,确定换能器类型及工作频率。基于夹心式纵振压电换能器一维设计理论对发射换能器进行优化设计,在深入分析圆锥形前盖板延展系数对换能器振... 针对超声耦合无线电能传输系统研究的需要,对水下超声耦合无线电能传输系统发射换能器进行选型,确定换能器类型及工作频率。基于夹心式纵振压电换能器一维设计理论对发射换能器进行优化设计,在深入分析圆锥形前盖板延展系数对换能器振速比和等效机电耦合系数影响的基础上,选取的延展系数能同时兼顾换能器振速比和等效机电耦合系数均为较优值,并据此进一步确定换能器全部结构尺寸。实际测试结果表明,试制的发射换能器实际谐振频率为38.552 kHz,等效机电耦合系数为0.149,满足实际需要。 展开更多

关键词 发射换能器 优化设计 一维设计理论 超声耦合 无线电能传输 夹心式压电换能器 压电陶瓷

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一种可用于重油降粘的大功率超声换能器设计

11

作者 刘磊 徐德龙 +3 位作者 杨岩 任波 曹畅 程仲富 《声学技术》 CSCD 北大核心 2019年第4期470-475,共6页

基于夹心式压电换能器基本原理,设计了一种可用于井口重油降粘和高凝油降凝的工业规模应用的大功率压电超声换能器,其工作频率为16.86kHz,输入电功率为500W,可在100℃高温环境下长时间连续工作。首先根据工作环境需要设计了换能器模型,... 基于夹心式压电换能器基本原理,设计了一种可用于井口重油降粘和高凝油降凝的工业规模应用的大功率压电超声换能器,其工作频率为16.86kHz,输入电功率为500W,可在100℃高温环境下长时间连续工作。首先根据工作环境需要设计了换能器模型,结合等效电路法和传输矩阵法,计算了换能器满足谐振频率条件的各部分参数;通过有限元仿真软件ANSYS对换能器进行了模态分析和谐响应分析,确定了换能器的最佳工作模态和工作频率。根据仿真模型,制作了工程样机,通过阻抗分析仪测得其实际的工作频率与仿真结果的误差为0.5%。这种大功率压电超声换能器有望在重油降粘以及超声处理工业中得到规模化应用。 展开更多

关键词 重油降粘 夹心式压电换能器 大功率换能器 工业规模 工程样机

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后置螺栓对换能器性能参数的影响 被引量：6

12

作者 谢歆鑫 贺西平 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期42-46,共5页

利用解析法,将后置螺栓视为T型四端网络计入换能器的机电等效电路中,推导了考虑后置螺栓时夹心式压电超声换能器的频率方程,分析了螺栓及螺帽的几何尺寸变化对换能器共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数的影响.结果表明,当改变螺栓... 利用解析法,将后置螺栓视为T型四端网络计入换能器的机电等效电路中,推导了考虑后置螺栓时夹心式压电超声换能器的频率方程,分析了螺栓及螺帽的几何尺寸变化对换能器共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数的影响.结果表明,当改变螺栓和螺帽的长度和直径时,换能器共振频率、反共振频率均发生一定量的增大或减小,换能器有效机电耦合系数也发生较大幅度的变化.在合理选择螺栓和螺帽直径的基础上,当螺栓在前盖板中的长度约为前盖板长度一半时,换能器的性能较为优化. 展开更多

关键词 夹心式压电超声换能器 螺栓 共振频率 反共振频率 有效机电耦合系数

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一种新型功率超声电源 被引量：1

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作者 叶正生 卢学军 +1 位作者 秦玉成 刘在润 《电加工与模具》 2016年第A01期52-55,共4页

将先进的电子元器件应用于金刚石拉丝模加工用的超声电源,利用有源功率因数校正技术、谐振原理及锁相环技术等,开发了谐振网络、半桥功率放大器、频率自动跟踪网络。应用结果表明,新型超声电源的电能利用率、加工效率大幅提高,谐波电流... 将先进的电子元器件应用于金刚石拉丝模加工用的超声电源,利用有源功率因数校正技术、谐振原理及锁相环技术等,开发了谐振网络、半桥功率放大器、频率自动跟踪网络。应用结果表明,新型超声电源的电能利用率、加工效率大幅提高,谐波电流分量及由此引起的对电网的污染明显减小。 展开更多

关键词 功率因数校正(PFC) 锁相环 谐振网络 夹心式压电换能器

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