机电耦合系数和复阻抗对压电换能器脉冲波形的影响

在地震模型实验中,需要指向性均匀、脉冲持续时间短的低频压电换能器。实验发现,具有匹配背衬的换能器发射脉冲的视周期总是比无背衬的长;向水中辐射的脉冲波形比向细棒中辐射的复杂。但没见过对这些现象的详细解释。 本文仅从基本压电万程和梅森等效电路出发,计算了长度模压电换能器的传递函数,并用数值方法计算了机电耦合系数k_(33)和复阻抗对长度模压电换能器脉冲波形的影响。结果表明具有匹配背衬的换能器k_(33)越大,其“单极”脉宽越宽;且复阻抗使脉冲波形变复杂。我们进行了复阻抗对脉冲波形影响的实验,计算和实验基本符合。在一定的近似条件下,可作为设计和使用脉冲压电换能器的参考。     

能提高超声检测分辨率的新探头

为了提高无损检测的分辨率,超声换能器必须能产生很短的脉冲,并且在整个声场范围内保持确定不变的波形.本文讨论了这种换能器的理论基础、制作方法和运用情况.脉冲回波检测法的一个发展方向是宽带换能器的使用.这种换能器可以产生很短的超声脉冲,因而可以提高目标距离的检测精度,也可以满足运用频谱法定性对换能器的要求.要分析用宽带换能器得到的回波信号,必须了解暂态声场的结构.而常用的稳态声场理论不能直     

非消声水池中低频换能器测量的空间域处理方法

提出了一种在非消声水池中低频换能器测量的空间域处理方法。该方法是在发射和接收换能器保持相对位置不变的情况下,通过多次无规则变换其在有限水域中的位置,让同频反射声的干扰贡献随机和无规则化,最终将上述所有位置接收的信号同步叠加而将同频反射声干扰消除,从而提取出了所需的直达波波形信号,克服了传统的脉冲测量技术受同频反射声干扰无法提取直达信号的问题。在5 m×7 m×6 m非消声水池,测量换能器样品,测量频率范围是400～2500 Hz,测量得到的结果与湖上测试结果相比,两者基本一致。该方法的实现,大大的提高了非消声水池的低频换能器测试能力,有效测量频率下限比一般脉冲测试方法降低一个数量级。     

铝筒内贴壁声源激发的声场的实验研究

介绍铝筒内贴壁声源激发的声场的实验结果。铝筒放在水中,发射和接收换能器位于铝筒的内壁上。通过改变发射和接收换能器的相对位置,得到不同的接收波形。实验结果表明接收信号包括直达波、筒壁反射波、筒壁模式波和环绕筒壁传播的面波的贡献。     

强超声脉冲激励下金属板超谐波和次谐波振动的有限元分析

针对实验中观察到金属板在强超声脉冲作用下的超谐波和次谐波振动现象,采用显式有限元方法建立有限元模型,并对其进行瞬态动力学分析.在模型中压电结构的热弹性类比方法和界面接触-碰撞算法分别用来模拟换能器激励以及变幅杆与板之间的相互作用.通过分析计算得到板的振动速度的波形和频谱以及接触力的波形和频谱,可知在换能器工作条件下,变...     

厚度方式压电换能器瞬态响应分析

本文利用拉普拉斯变换、牛顿方程和压电方程,求出了厚度方式的压电换能器在用作接收和发射超声时的瞬态响应。计算了一个δ函数激励的例子,在忽略机电耦合系数k_t时它的瞬态响应是一串脉冲序列,脉冲彼此间隔为t=l/v的时间。同时也简单地讨论了换能器周围介质对脉冲响应的影响。从推导的结果可看出如何考虑声匹配层,以期获得良好的脉冲响应。     

磁致伸缩超声换能器阻抗匹配网络的设计*

根据磁致伸缩超声换能器的等效电路模型和阻抗匹配理论,该文设计了一种优化的型匹配网络。该网络具有调谐、变阻和滤波的功能,适用于工作在中低频超声频率范围内的磁致伸缩超声换能器系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明:接入该型阻抗匹配网络后,驱动电源与换能器之间实现了最大功率传输,换能器两端电信号的波形质量得到优化,换能器激励电流提升了40%。该研究可为大功率磁致伸缩超声换能器的应用提供技术支持。     

X射线脉冲星导航动态模拟实验系统研制与性能测试

本文设计了一种半实物实验系统,能模拟出航天器在地球轨道及深空飞行时接收脉冲星周期X射线信号的情形.该系统主要由动态信号数据库、X射线模拟源、真空系统和探测系统组成.模拟源可以模拟出任意波形的脉冲轮廓,探测系统的时间分辨率优于2μs,通过分析时间转化模型给出了动态信号生成方法.实验模拟了航天器在近地轨道飞行一周接收Crab脉冲信号,将采集的光子到达时间转换到太阳系质心时后累积脉冲轮廓与标准轮廓相关度为0.9882.     

超声阵列的多频脉冲压缩方法研究

脉冲压缩方法通过采用编码信号激励与脉冲压缩接收来提高超声检测的时间分辨率和信噪比。然而,受换能器带宽的限制,编码信号的时间带宽积往往有限,影响脉冲压缩效果。开展了基于超声阵列的多频脉冲压缩方法研究,超声阵列是由具有不同中心频率和带宽的多个阵元组成,从而使得整个阵列具有比单个换能器更宽的带宽。提出了压缩后叠加取包络的脉冲压缩方法,并研究了这种方法在提高时间分辨率和主副瓣比上的技术方案,对多频脉冲压缩的超声阵列进行了设计与优化,发现多频脉冲压缩方法能很大程度地提高时间分辨率,并能有效地抑制各阵元信号叠加产生的周期副瓣。理论和实验结果表明,这种压缩后叠加取包络的方法得到的时间分辨率在性能上受阵元带内不平整度的影响很小,能使阵元压缩包络中的主副瓣比得到明显改善。      

压电陶瓷发射换能器的瞬态抑制

提出了一种针对压电陶瓷发射换能器的瞬态响应的抑制方法。该方法通过对发射信号的控制,即发射的信号是在原有的信号上叠加若干消影脉冲,抑制换能器的输出瞬态响应的影响,从而实现窄带换能器发宽带信号的目的。分别用正弦脉冲和调相脉冲进行了实验,实验取得了和理论较为一致的结果,均很好地抑制了瞬态响应对发射波形的影响。