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圆弧状压电阵子是随钻声波测井仪发射换能器的核心部件。利用有限元法对圆弧状压电阵子进行了设计分析,结果表明20 kHz以下频率范围内主要存在弯曲振动模态及径向振动模态,且径向振动模态能够满足随钻声波单极测量模式的工作频率要求。针对径向振动模态,数值模拟了几何尺寸对压电阵子声学性能参数的影响。圆弧状压电阵子的谐振频率随着陶瓷片厚度的增大而升高;随着陶瓷片高度、半径及张开角的增大而降低。圆弧状压电阵子的最大发射电压级幅值随着陶瓷片厚度、张开角的增大而降低;随着半径的增大而升高;随着陶瓷片高度的增大,最大发射电压级幅值先升高后逐渐降低。以外径为6.75 in的钻铤为例,最优化设计了圆弧状压电阵子的尺寸,使其满足钻铤模式波隔声阻带中心频率的要求,同时保证了压电阵子具有最大发射电压级。数值模拟结果可以对随钻声波测井仪发射换能器设计起到良好的指导作用。 相似文献
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铁电体在高压脉冲或者激光脉冲的激励下发射电子。铁电体的极化方向处在预极化(通过外部的条件,改变畴方向,使畴沿着一定的方向)方向,正、负束缚电荷等量的分布于与极矩相对的两表面上,这些电荷与外部空间的粉尘等所带的电荷中和,宏观上不表现出带电性;在负的束缚电荷聚集的表面加负高压脉冲,这时负的束缚电荷与负的自由电荷互相排斥,电荷与负的自由电相排斥,使畴的极化方向发生反转。反转后负的束缚电荷与岁的自由电荷之间形成很强的电场,可以达到GV/cm,在这一强电场作用下,负的自由电荷被排斥,离开铁电体表面,形成电子发射。 相似文献
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《物理学报》2017,(2)
利用数字图像相关性分析方法发展了全场应变光学测量技术,并原位实时测量了准静态单轴压缩下铁电PZT95/5陶瓷试件的轴向应变和横向应变.基于轴向应变、横向应变随着轴向应力的变化关系,讨论了极化状态和极化方向对PZT95/5铁电陶瓷的畴变与相变行为的影响.实验结果显示:单轴压缩下,未极化和Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷都会发生畴变,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则不发生畴变;畴变促使Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷的轴向应变和横向应变同时快速地增长,而对未极化PZT95/5铁电陶瓷的应变增长的影响非常微弱,这种差异性归因于电畴极轴不同的取向分布特征;通过应变分解分析,验证了畴变与相变过程是解耦的,并界定了畴变应变和相变应变的影响范围;与Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷相比,未极化PZT95/5铁电陶瓷的相变开始临界应力和相变结束应力减小,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则明显增大,由此推论畴变对相变有一定促进作用.基于放电特性的实测结果,还讨论了极化方向对极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理的影响.实验结果显示:Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理是畴变和相变的共同作用,其中畴变占主导地位,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷的去极化机理仅是相变. 相似文献
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本文讨论压电陶瓷强场介电损耗的老化和大功率压电陶瓷极化后的处理问题,以明确强场介电损耗随时间的变化规律和寻找降低强场介电损耗的简易方法.实验结果表明压电陶瓷强场介电损耗随时间延长不断降低,其变化幅度比同温度下其它性能的变化幅度大得多;经r射线辐射后可以降低压电陶瓷的强场介电损耗. 相似文献
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本文由压电陶瓷中铁电畴极化取向的程度以及绝热条件下的压电方程组出发,推导出压电陶瓷振子谐振频率温度系数Tkf以晶格热膨胀系数、剩余极化强度等为变量的表达式。用“纯”Pb(ZrxTi1-x)O3(锆钛酸铅)的实验数据代入表达式计算,得到准同型相界附近组成的Tkf对Zr/Ti的关系曲线,与实验结果较好地符合。由本文的结论,成功地解释了极化工艺及热处理工艺对Tkf的影响,并讨论了改善压电陶瓷的频率温度稳定性的可能途径。 相似文献
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将带有LCR分流电路的压电陶瓷片对贴在铝和环氧树脂组成的声子晶体结构中.使智能材料的机械振动与压电陶瓷的压电效应耦合起来,推导出机械振动在压电陶瓷片上的等效附加应力;使LCR分流电路中的电磁振荡效应和声子晶体的能带特性有机结合,计算了在分流电路作用下智能材料扭转和弯曲振动的带隙特性,研究了电阻、电感、电容元件的改变对压电声子晶体智能材料带隙的影响.研究结果表明:在合理尺寸下,随着分流电路中电阻值的增大,带隙的频率范围变宽,但衰减幅值有所降低;电感和电容值的增大都可以使带隙向低频移动,带隙的衰减幅值随着电感值的增大而升高,但随着电容值的增大而降低.从而给压电声子晶体智能材料减震降噪的控制提供了一种新思路. 相似文献
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本文用X射线衍射技术研究了具有典型超高各向异性机电耦合性能的Sm改性PbTiO3压电陶瓷。通过引入面网取向密度指数ρ(hkl)和建立90°电畴转向畴壁平移模型,就改性PbTiO3陶瓷圆片经不同电压极化后材料内部电畴结构变化作了定量的分析与讨论。结果表明,在改性PbTiO3陶瓷结构中,90°畴壁空间取向分布具有高度的择优性;极化处理使材料中90°电畴壁显著平移,但其取向分布变化甚少;材料的纵向机电耦合系数Kt与(002)面网取向密度指数增量△ρ(002)具有基本平行的电场依赖关系。
关键词: 相似文献
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本文提出了一种基于2-2型压电复合材料的新型宽频带径向振动超声换能器,它主要由内金属圆环和外压电陶瓷复合材料圆环组成.首先利用Newnham串并联理论和均匀场理论推导了2-2型压电复合材料的等效参数;其次利用解析法得到了金属圆环和径向极化压电复合陶瓷圆环径向振动的机电等效电路;最后得到了换能器的六端机电等效电路,从而得到了换能器的频率方程.接着分析了换能器共振频率和反共振频率以及有效机电耦合系数与几何尺寸、两相体积占比的关系,采用仿真软件对新型换能器的径向振动进行了数值模拟.结果表明,利用解析法得到的共振频率和反共振频率与数值模拟结果吻合较好.此外,对换能器在水下的辐射声场进行了仿真研究,结果表明新型复合材料径向换能器相比传统纯陶瓷径向换能器,发射电压响应幅值更大,工作带宽提高接近一倍,声匹配更佳. 相似文献