声悬浮实验中谐振腔形状对声压大小的影响研究

研究了不同谐振腔接收器表面的声压大小,发现谐振腔内增减凹球面反射面对声压波形有较大影响.分析了声压波形发生变化的原因,认为增加凹球面反射面时,声压波形变化是由于声波在谐振腔上下两表面存在非垂直反射.     

超声波焊机磁致伸缩换能器的CAD优化方法

本文提出一种用于超声波焊机设计中,以优化方法为基础的磁致伸缩换能器的CAD方法。针对目标函数多极值性和非凸函数性,用经验公式定出搜索区间,用坐标轮换法和黄金分割法搜索一组最优参数,由绘图仪直接画出加工图纸,大大缩短了设计时间,并达到较好的设计精度。     

稀土Tonpilz换能器的有限元设计法

当Tonpilz换能器组件迥横截面面积之间相差较大时,应力,应变会有一定的突破,边界条件将不很连续,用四端网络方法设计会带来较大的误差,本文用有限元方法,设计并研制了一稀土Tonpilz型换能器 实验测试表明,与四端网络设计法相比,有限元方法具有更好的设计精度。     

Ni/Pb(Zr,Ti)O3/TbFe2层状复合材料的谐振磁电特性研究

采用化学镀和黏接法制备层状磁电复合材料Ni/PZT/TbFe₂,研究其磁电性能及谐振频率随Ni层厚度的变化情况. 结果表明:Ni/PZT/TbFe₂层状磁电复合材料与其他结构的磁电性能不同,其一阶弯曲谐振峰值和纵向谐振峰值都很大. 随着Ni层厚度的增加,Ni/PZT/TbFe₂层状磁电复合材料的一阶纵向谐振峰值逐渐增大. 结合实验数据和理论计算值得出了材料的一阶弯曲谐振频率fr1和一阶纵向谐振频率f 关键词： 磁电效应 正磁致伸缩 负磁致伸缩 谐振频率     

稀土超磁致伸缩材料的应用

本文重点介绍稀土超磁致伸缩材料在声学方面，特别是在水声换能器方面的应用。     

混合激励纵振换能器的研究

纵振式换能器是水声领域中不可或缺的一类中频段换能器,本文以超磁致伸缩材料Terfenol-D和压电陶瓷材料PZT作为驱动元件设计混合激励纵振式换能器。利用ANSYS有限元软件建立了有限元模型,对换能器的电声参数进行了优化,并制作一宽带混合激励纵振式换能器,实验测得的换能器与仿真的结果较为吻合,实测换能器的最大发送电压响应为145dB,其工作频带为4kHz-16kHz,频带内发送电压响应起伏为±4.5dB。     

Terfenol-D超磁致伸缩换能器的有限元模拟

本文研究了利用ＡＮＳＹＳ软件分析磁致伸缩换能器,使这一有限元分析软件能够用于Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ换能器的分析设计。设计了１４ｋＨｚ Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ纵向换能器,计算结果与实验结果符合很好。     

左手介质对谐振腔谐振频率的影响

在谐振腔设计过程中, 谐振腔的品质因数以及谐振频率都是需要考虑的关键因素. 传统的方法是通过减小谐振腔的尺寸或者利用高次模来提高谐振腔的谐振频率, 但是由于两种方法都有其局限性, 导致设计结果并不理想. 通过理论计算与模拟仿真相结合的方法, 对影响谐振腔谐振频率的因素进行分析, 得出了填充介质的材料属性与谐振腔谐振频率的关系. 理论计算显示: 当用“左手介质”作为谐振腔的填充物质时, 可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率. 高频结构仿真器(high frequency structure simulator)的仿真数据也证明了以上结果, 从而得出谐振腔的谐振频率可以不受谐振腔尺寸的限制. 相较于传统理论而言, 研究结论有进一步的发展, 为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据.     

基于超磁致伸缩材料的光纤光栅调谐范围研究

研究了基于超磁致伸缩材料实现对光纤布拉格光栅的动态调谐这一方案理论上可获得的最大调谐范围．利用超磁致伸缩换能器的输出特性,进行了超磁致伸缩换能器用于光纤布拉格光栅调谐的实验研究．分析了实验中影响可获得调谐范围的各种因素,如实际可获得的超磁致伸缩材料的特性、光纤布拉格光栅的特性以及换能器结构的设计．进一步讨论了在理论界限的前提下改进该方案可获得调谐范围的措施,并以施加预应力为例进行了实验验证．结果表明,通过给予超磁致伸缩材料合适的预应力,可以较明显地改善最大调谐范围．     

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π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π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...     

热处理对TbDyFe薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法利用镶嵌靶材制备非晶TbDyFe薄膜,然后分别在150,300,450,550℃下退火,研究了热处理对TbDyFe薄膜性能的影响.结果显示,550℃温度下退火的样品出现RFe2相.随着退火温度的升高,晶粒逐渐长大,空洞网络变短而宽.薄膜的磁特性显示,其矫顽力及矩磁比均在出现RFe2相的550℃退火的样品中达到最大值.随着退火温度的增加,薄膜的易磁化轴从垂直膜面方向向平行膜面方向转动.     

Fe-Ga磁致伸缩材料的磁学特性研究

通过电阻应变片法得到其磁致伸缩系数随磁感应强度的变化关系.由磁滞回线以及磁导率随磁场变化关系可以得到该Fe-Ga磁致伸缩材料为软磁材料,几乎没有剩磁、矫顽力.     

对驻波法测声速实验的初步探讨

从驻波法测声速这一实验原理不易被学生理解的角度出发,初步探讨了如何让学生最大限度理解这一实验原理的方法,从而达到实验教学效果.     

离轴磁场退火后Tb0.3Dy0.7Fe1.95〈110〉取向晶体的磁致伸缩"跳跃"效应

将〈110〉取向Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95合金棒放在与轴向成35°夹角的外磁场中退火处理,研究其在0—30 MPa预压应力σpre作用下的磁致伸缩效应.结果表明,σpre=0条件下的饱和磁致伸缩值λs由退火前的1023×10^-6提高到1650×10^-6;σpre 关键词： 磁致伸缩 磁场退火 磁致伸缩"跳跃"效应     

大学普通力学实验中驱动频率对声速测量结果的影响

通过选择不同的驱动频率(包括最强、次强谐振频率,非谐振频率),同时利用驻波法和相位法研究大学普通力学实验中驱动频率对超声波声速测量结果的影响,这一结果在提高实验教师对超声波声速测量过程的理解、把控学生实验数据、解惑学生问题等方面具有一定的意义.     

铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器

针对深水、低频、宽带换能器的技术需求,结合Janus-Helmholtz换能器的结构特点和铁镓单晶材料低场应变大及机械强度高的特性,提出了铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器设计方案。采用永磁偏磁场和环形闭合磁路,建立了一系列铁镓单晶磁致伸缩换能器理论分析模型,包括对磁致伸缩材料参数进行线性化处理,设计了换能器最佳工作点,结合静态磁场和动态磁场分布情况分段细化换能器驱动等效参数,以及利用全阻抗模型通过电感损耗等效计算换能器静态阻抗,然后通过二维有限元分析等效模型,优化分析了换能器的结构参数与电声性能。最后制作了换能器样机,并进行了测试与分析。对比仿真和测试结果表明:全阻抗模型得到的阻抗曲线与样机测试结果相一致,有限元等效模型计算的发送电流响应与样机测试结果良好吻合。换能器样机水中谐振基频为1000Hz,谐振频率下发送电流响应176.4dB;在875~2300Hz频率范围内,发送电流响应起伏不大于6dB;增加驱动电流有效值到16.2A,最大声源级可以达到196.2dB。     

压应力对Fe0.81 Ga0.19单晶磁化和磁致伸缩的影响

研究了Fe_0.81Ga_0.19合金单晶沿[100]方向的磁机械效应和磁致伸缩效应.基于Stoner-Wohlfarth模型,通过数值计算获得了在压应力和外磁场联合作用下磁化强度的方向余弦.研究表明,随着压应力的增加,退磁态下合金中的磁各向异性会由三轴各向异性向双轴各向异性转变.这使得合金中 90° 畴的体积分数增加,导致磁致伸缩效应增大. 关键词： FeGa合金 磁机械效应 巨磁致伸缩效应     

Camp公式的实验修正

工作中发现,按Camp公式设计的磁致伸缩换能器,有载或空载时的工作频率低于设计频率.对Camp公式进行实验修正后,可以使换能器的工作频率基本等于设计频率,从而简化了声学振动系统的设计程序,保证换能器处于良好工作状态.     

缺陷对铁单质薄膜磁致伸缩与磁矩演化的影响

磁致伸缩材料在传感、控制及能量与信息转换等领域应用前景广阔,此类材料的性能提升及工程应用已成为研究热点,但材料在制备与使用中不可避免会出现缺陷.本文以常用的铁磁性材料铁单质为研究对象,采用分子动力学方法分别建立无缺陷、孔洞缺陷与裂纹缺陷的铁单质磁致伸缩结构模型,分析了缺陷形式对铁单质薄膜磁致伸缩行为的影响,并从微观原子磁矩角度解释缺陷对磁致伸缩行为的影响机理.结果表明:缺陷会对其周围的原子磁矩产生影响,从而影响铁单质薄膜磁致伸缩,其中孔洞形缺陷对磁致伸缩的影响较小,裂纹形缺陷对磁致伸缩的影响较大.裂纹的方向会影响铁单质薄膜的磁致伸缩,与磁化方向平行的裂纹会降低材料在磁化方向上由初始状态至磁化达到饱和的最大磁致伸缩量;与磁化方向垂直的裂纹会提高材料在磁化方向上由初始状态至磁化达到饱和的最大磁致伸缩量.     

偏置电压对磁致伸缩/压电层合换能结构磁电性能影响

分析和测试了偏置电压调整时PZT5/Terfenol-D/PZT8层合换能结构磁电性能. 提出了一种磁致伸缩/压电层合磁电换能结构的一阶谐振频率控制方法. 通过改变压电驱动层的直流电压对磁电层合结构的预应变进行改变, 从而调整谐振频率. 分析偏置电压、 应变、 弹性模量、 谐振频率和谐振磁电电压系数之间关系. 分析表明: 在较小应变情况下, 控制电压几乎可以线性调节谐振频率, 而层合结构谐振磁电电压系数几乎与偏置电压无关. 实验研究验证: 理论与实验结果较好吻合. 在-170 V-+170 V的偏置电压时, 谐振频率可以几乎线性调整. 最大频率调整量达到1 kHz, 偏置电压对一阶纵振频率的控制率达到: 2.94 Hz/V. 在偏置磁场为0-225 Oe时, 谐振频率调整量与偏置磁场无关. 偏置磁场会改变谐振磁电电压系数, 在大于178 Oe静态磁场偏置时, 磁电电压系数最大, 达到1.65 V/Oe.