新一代超声波玉石加工机问世

交通部上海船舶运输科学研究所,采用全部国产化元、器件,经过3年多时间的努力,研制成功了新一代超声波玉石加工机,命名为CK-250-1型。前不久在北京通过定型鉴定。 该机由超声波发生器、振动系统和机床部等三大部分组成。超声波发生器:全晶体管化;输出电功率≥250W(连续可调),工作频率为21kHz±2kHz,输出阻抗:45Ω、50Ω、75Ω、100Ω、150Ω五档;有他激、自激两种工作方式,在满负荷功率下可连续工作8小时,功耗不大于450VA。振动系统:由阶梯式压电型振     

超声提取防风多糖的抗氧化活性研究

采用不同电功率和频率的超声波辅助提取防风多糖,通过体外抗氧化实验,研究了多糖抗氧化活性与超声电功率及频率的变化规律。实验结果表明:超声频率为135kHz、电功率为290W时,提取的防风多糖得率最高,达到7.12%。超声频率在80kHz和135kHz,电功率范围在150W～220W时提取的防风多糖抗氧化活性较高。超声提取防风多糖能够提高提取效率,选择适当的电功率和频率能达到较好的抗氧化活性效果。     

88-1型超声乳化、强化处理机(研制产品)

88-1型超声乳化、强化处理机是高强度超声处理设备，由中国科学院声学研究所研制。主要用于乳化、强化处理各类液体介质，包括超声乳化、混合、清洗、分散、破碎和强化化学反应等，系一机多用。     

外接LC电路的可调压电换能器的频率特性

压电换能器往往因受到温度与负载的影响,导致其谐振频率、反谐振频率和机械品质因数等特征参数发生变化。通过在压电换能器中设计用于调节的压电陶瓷片,并在调节压电陶瓷片两端外接电负载,可以实现压电换能器的频率调节,修正由于温度和负载导致的频率漂移。基于压电换能器的Mason等效电路,建立外接LC调节电路的压电换能器的谐振频率、反谐振频率模型,分析LC调节电路中调节电感对频率调节特性的影响;通过实验研究外接LC调节电路对可调压电换能器机械品质因数的影响,并验证调节电感对频率调节特性的影响。理论分析和实验研究的结果表明:随着调节电感的增大,调节电容对频率的调节灵敏度提高,可调压电换能器的频率调节宽度拓宽,但也会使压电换能器的机械品质因数降低。合理选择调节电感和调节电容能兼顾频率调节宽度和机械品质因数的要求。此研究可为后续自适应压电换能器的频率调节系统设计提供指导。      

PEG6000溶液超声化学反应机理的初步研究

采用不同电功率的超声波处理了聚乙二醇(PEG6000)溶液。凝胶渗透色谱(GPC)分析超声处理后的PEG溶液发现,当超声电功率超过250W时,PEG分子量随超声波作用强度的增大而减少,随超声波作用时间的延长而增大;在电功率超过250W超声波作用下,傅立叶红外光谱(FT-IR)分析表明,组成PEG的单体没有明显改变,但是,羟基含量分析表明,PEG固体样品中的羟基含量有所减少。结合实验结果,根据高分子化学、有机化学和超声化学中相关理论对PEG超声化学反应机理进行了探讨,认为:当超声波作用于PEG溶液时,同时存在有PEG的缩水聚合反应和自由基降解反应,当频率为20-25kHz、电功率为250-600W的超声作用于PEG6000溶液时,缩水聚合反应占主导地位。     

高频宽带嵌套式复合材料换能器*

研制了一种嵌套式高频宽带复合材料换能器,利用1-3型压电复合材料Q值较低、频带较宽的特点,采用组合式的结构拓展换能器的工作带宽。通过切割框型压电陶瓷、灌注环氧树脂得到压电复合材料框型敏感元件,再将不同厚度的框型敏感元件沿轴向嵌套从而制成多层嵌套的压电复合材料敏感元件。建立1-3型压电复合材料中压电小柱的等效电路,根据等效电路计算出压电小柱的谐振频率,并与1-3型压电复合材料的谐振频率理论计算结果进行对比。通过ANSYS软件对敏感元件结构进行仿真,并根据仿真结果确定了敏感元件的最佳设计方案。最终制作出的换能器进行水下测试,该换能器的谐振频率为310kHz,最大发送电压响应为188.5dB,-3dB带宽可达130kHz,接收灵敏度最大可达-186.8dB,-3dB带宽可达90kHz,谐振频率处-3dB的指向性开角约为2.4°。该嵌套式敏感元件可实现换能器宽带发射与接收声波的目标。     

基于ZnO压电薄膜的弯曲振动硅微压电超声换能器的研究

对所研制的硅微压电超声换能器（PMUT）的振动特性进行了研究分析。对硅微压电超声换能的振动膜薄板的厚度相对于薄板的尺度（边长）而言较薄的情况,理论分析与实验结果均表明残余应力对换能器的谐振频率影响较大:不考虑残余应力的理论分析得出的换能器谐振频率与器件的实验测量的结果相差较大,而考虑残余应力的分析给出的谐振频率结果与实验结果是符合的。本文还对所制作的硅微压电超声换能器的谐振频率及导纳进行测量,并给出其等效电路参数。其中振动膜边长为1mm的换能器的谐振频率为71.25 kHz。最后对其进行了简单接收发射实验,测得谐振频率处的接收灵敏度为-201.6 dB（ref 1 V/μPa）,发射电压响应约为137 dB（ref 1 μPa·m/V）。      

阵列式压电振子超声复合喷丸强化*

为了进一步改善超声喷丸强化质量,提升工件表面残余应力和显微硬度的均匀性,对压电振子阵列型超声喷丸强化加工系统进行了改进,提出了在强化加工过程中辅助工件往复运动的方法。对改进后的压电振子阵列型超声喷丸强化加工原理进行了阐述,分析了激振片的振动特性并进行了结构尺寸优化,应用Abaqus对工件往复运动下超声喷丸强化过程进行了仿真研究,分析了在不同的工件往复运动频率下,工件表面残余应力分布情况。实验测试了在不同喷丸强化时间及工件往复运动频率下超声喷丸强化加工质量,探究了喷丸时间和工件往复运动频率对工件表面显微硬度的影响。结果表明：在压电振子阵列型超声喷丸强化过程中辅助工件往返运动,可以有效提高工件表面残余应力和显微硬度分布的均匀性,工件表面强化质量得到提升。     

一种新型渔群探测仪问世

最近,中船总公司七院第七二六厂研制成一种YT500 型屏幕显示垂直渔群探测仪,配用了引进美国海龙公司的显示单元。该仪器主要由显示器、换能器和稳压电源构成。YT500型分YT500-1和YT500-2两种。YT500-1型的主要技术性能为 1.测量范围0—25m,0—50m,0—100m 0—150m,0—250m,0—500m(六个量程); 2.发射功率 浅水85W(电功率有效值);深水150W(电功率有效值);     

面向空耦电声换能器应用的高性能FEP/PTFE复合膜压电驻极体

压电驻极体(也称为铁电驻极体)是一类具有强压电效应的微孔结构驻极体材料,具有柔韧、低密度、低特性声阻抗等特征,是制备柔性空气耦合声电换能器的理想材料.针对器件对高灵敏度和高温工作环境的应用需求,本文报道高性能氟化乙丙烯/聚四氟乙烯(FEP/PTFE)复合膜压电驻极体的制备和性能表征.研究结果表明, FEP/PTFE膜的特性声阻抗为0.02 MRayl (1 Rayl=10 Pa·s/m);在小压强范围内的准静态压电电荷系数d₃₃可高达800 pC/N,且具有良好的压强特性.基于FEP/PTFE复合膜压电驻极体的麦克风的灵敏度最高可达6.4 mV/Pa@1 kHz,远高于文献报道的相同结构的压电驻极体麦克风的灵敏度,且具有平坦的频响曲线.对于直径为20 mm的超声波发射器,当驱动电压V_p为600 V时,样品中轴线上距离器件表面100 mm处, 40—80 kHz频率范围内产生的超声波的声压级为80—90 dB (参考声压为20μPa).基于FEP/PTFE复合膜压电驻极体的声电换能器的热稳定性显著优于聚丙烯(PP)压电驻极体声电换能器:在125...     

压电振子阵列型超声喷丸强化*

为了提高超声喷丸强化加工的面积、效率及加工质量,对传统单振子超声喷丸强化技术进行了改进,提出了压电振子阵列型超声喷丸强化加工方法。分析了超声喷丸强化的机理,进行了压电振子的优化设计,分析了激振片的谐振响应,实验测试了系统样机在不同超声电源功率下弹丸撞击工件的区域分布;探究了超声电源功率、喷丸距离、弹丸直径和喷丸时间对加工样件显微硬度的影响,结果表明：以超声电源功率作为唯一变量,弹丸冲击工件表面的区域面积随超声电源功率增大而增大;7075铝合金样件的表面显微硬度及其提高率,随超声电源功率的增大、喷丸时间的增加、喷丸距离的减小及弹丸直径的增大而增大;超声电源功率为50W、喷丸时间为20min、喷丸距离为5mm、弹丸直径为1.5mm时喷丸效果最好,此时工件表面显微硬度增加量为65.1HV,表面显微硬度提高率为36.7%。压电振子阵列型超声喷丸强化技术可以有效增加喷丸冲击工件的面积,提高工件的表面显微硬度和加工效率。     

多基元聚焦空气耦合超声换能器*

文中针对空气耦合超声换能器及其在表面缺陷检测中的应用开展了研究。选用1-3型压电复合材料及双匹配层结构来实现超声换能器压电材料与空气之间声阻抗的逐渐过渡,提高压电材料/空气界面的声能量透射率进而提高空气耦合超声换能器的灵敏度。在此基础上研发制作了440 kHz多基元聚焦空气耦合超声换能器,并对其性能进行了测试。其焦距、焦宽及焦深分别为41.44 mm、1.14 mm和20.30 mm,灵敏度和带宽分别为-50 d B和20.2%。测试结果表明该空气耦合超声换能器具有优良的性能,利用该超声换能器可以有效检测材料表面缺陷。     

压电超声乳化装置

随着工业的发展,能源消耗与日俱增,环境污染日益严重,世界各国都在寻找节约燃油、减少环境污染的途径,燃油掺水燃烧是目前国内外正在积极研究的方法之一.为研究内燃机使用柴油掺水乳化液的经济效果、动力性能和排气污染,我们研制了Ⅰ型压电超声乳化器.它由压电换能器及变幅杆振动系统、乳化腔和自动频率跟踪超声频电源组成.其特点是体积小、重量轻、单机功率容量大,可以进行连续处理.     

多超声协同的溴化锂溶液空化气泡动力学特性

超声空化有助于强化盐溶液沸腾传热过程.为改善溴化锂水溶液在真空条件下的发生效率,提出了多超声协同强化吸收式制冷系统的溴化锂水溶液发生过程方法.构建了多超声协同的气泡动力学数学模型,探讨了不同因素对溶液空化特性的影响.通过搭建超声波强化发生器内溶液传热过程的试验台,对理论结果进行了可行性验证.研究结果表明:多超声协同相比单振子对真空发生器内溶液空化特性的影响,具有更明显的强化作用;频率为25 kHz,总超声功率为60 W时,双超声振子和单超声振子的系统发生率较无超声时分别提高了10.26％和5.69％,超声强化传热效率随着溶液浓度的增加而减弱.     

加工微波集成电路基片的专用超声设备研制成功

随着微波集成电路的广泛应用,解决生产集成电路基片的加工问题显得更加重要.电子工业部第十研究所经几年努力,研制成功CF-250A型超声设备.该设备除用于加工微波集成电路的高铝陶瓷基片外,也可用于加工厚度较薄的其它脆性材料. CF-250A型超声加工设备于1985年研制成功,同年5月通过技术鉴定,并投入小批量生产.设备的主要技术指标为 工作频率 20kHz;最大输出功率250W; 进给 力灵敏度 ≤200g(约2N)     

渔业声学回波散射测量系统的宽频带换能器

针对目前渔业声学宽频带回波散射测量系统采用多个不同频带的换能器合成、结构复杂且不方便携带的缺点,本文提出一种使用低机械品质因数、高谐振频率的积层压电致动器作为核心压电元件的"朗之万"型宽带水声换能器。测试结果表明,该换能器适用的频率范围为20 kHz~150 kHz,在三个渔业声学常用频率38 kHz、70 kHz、120 kHz下的-3 dB波束宽度分别为20.0°、11.5°、5.0°,可以满足对常见渔业资源种类的宽带声学回波散射特征的测量要求。     

多匹配层空气耦合压电超声换能器*

该文针对超声无损检测与成像功能空气耦合换能器开展了分析计算和研制。为解决压电材料与空气间巨大的阻抗失配问题,进行了多匹配层设计,并基于有限元技术仿真设计了1-3压电复合材料参数。借助复数压电方程,导出考虑损耗的多匹配层压电复合材料换能器厚度振动等效电路,获得其等效导纳,以此计算电导谱,同时基于有限元技术数值计算相应电导谱,二者有较好的一致性。在此基础上分别设计制作复合压电材料,多匹配层材料以及由此构成的空气耦合超声换能器。换能器的实测电导谱与数值仿真结果一致。进一步的换能器回波信号测试及其谱分析结果表明,所研制的160 k Hz中心频率空气耦合换能器样品有较好灵敏度和带宽。这些结果说明,该文研制的空气耦合超声换能器的初样是成功的。     

功率超声振动系统及其应用的发展

功率超声如同超声学的其他分支学科一样,由于它在技术上具有某些独特的优点,所以近年来发展迅速,应用范围也越来越广泛。 功率超声处理技术主要包括:超声清洗,超声塑料及金属焊接,超声搪锡,超声加工;超声乳化、粉碎、分散、雾化、提取、凝聚;超声加速干燥、过滤,超声金属成形,超声处理种子,超声治疗和外科术等.本文着重介绍功率超声换能器振动系统及其在某些领域中应用的发展情况。 一、换能器、变幅杆振动系统1.功率超声换能器 超声处理用的电声换能器,按其材料分类,主要有两类:一类是压电换能器,其特点是电声转换效率高,采用夹心式结构可…     

磁致伸缩-压电联合激励凹简型发射换能器

设计制作了一种新型磁致伸缩-压电联合激励凹简型发射换能器,采用稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D与PZT压电陶瓷作为联合激励元件,模拟计算与实测结果均表明,与采用单一振子激励的凹筒型发射换能器相比,此种新型换能器在保持尺寸小、频率低等优点的同时,显著拓宽了工作频带并提高了辐射声功率。换能器外型尺寸为φ88 mm×316 mm,水中谐振频率1．30 kHz,-3 dB带通Q值1．43,谐振频率下发射电压响应级135．1 dB。     

基于压电换能器谐振网络幅频特性的频率跟踪技术

本文分析了压电换能器谐振网络的幅频特性,介绍了利用该特性进行频率跟踪的实现方法,并对眼科白内障超声乳化仪中的超声手柄进行了频率跟踪实验。实验研究表明利用谐振网络的幅频特性,对超声振动系统进行频率跟踪是一种简单、有效、可行的方案。