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求压电换能器的特征频率及动态参量时通常采用“导纳圆图”的分析方法。测量“导纳圆”时,在换能器的共振频率附近只能测出几个频率点,因此从“导纳圆”上求得的特征频率为较粗糙的线性插值,误差较大,特别是在高Q值时更为明显。实际上,由这种方法确定串联、并联共振频率,电共振与反共振频率等较为困难。因此求与其相关的动态参数也同样困难,利用测量的频率、阻抗模量及幅角,采用计算机作曲线拟合的方法作数据处理,可求得换能器的全部特征频率以及对应的导纳值、机械及电品质因数、有效机电耦合系数等动态参量。在一定程度上提高了精度,编成通用程序后可提高工作效率。 相似文献
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半穿孔结构宽频带夹心换能器的理论分析 总被引:5,自引:0,他引:5
为了增加超声处理用的夹心换能器的频带宽度,我们曾研制出一种新型的半穿孔结构宽频带夹心换能器。为研究这种换能器增大带宽的原理,本文提出了一种理论分析模型,并给出全等效网络。计算了有水负载时换能器输入电导纳的频率特性对孔参数的依赖关系。关于带宽的理论计算结果和实验测量结果符合较好。同时还计算了换能器“变换段”输入力阻抗的频率特性与孔参数的关系,计算结果表明:半穿孔结构具有增加带宽的特性。此外,本文并应用复变数映象理论分析了多孔结构辐射块孔参数对带宽以及对负载敏感性的影响。这个分析方法也可用于其它超声振动系统的分析。 相似文献
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脉冲超声换能器是超声检测的关键部件,为了获取其声场特性参数,该文基于小球反射法,采用虚拟仪和单片机技术设计了工业用圆形晶片活塞声场测试系统。系统的程控交互界面采用美国国家仪器公司研制开发的图形化编程软件LabVIEW设计,通过调用动态链接库与系统核心硬件超声发射接收卡进行数据通信及对其功能进行设置,同时系统上位机通过RS232串口与下位机单片机通讯,实现对三轴扫查平台的多种扫查方式控制。该系统可实时显示脉冲换能器声压分布图像,并可通过对声压分布数据实现对换能器近场长度及扩散角等参数的测量。 相似文献
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基于ZnO压电薄膜的弯曲振动硅微压电超声换能器的研究 总被引:1,自引:0,他引:1
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)。 相似文献
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介绍了超声时延法测距的基本原理,设计并实现了一种基于DSP的超声液位计系统,改进国内同类产品精度和稳定度偏低的问题。利用选用的AD、DSP芯片特点,给出了一种简单高效率的超声换能器驱动电路和回波采集放大电路的实现方案;使用通用16位定点DSP芯片TMS320VC5502,实现测距算法,增强了后端数字信号处理能力;使用收发一体窄带超声换能器发射和接收超声信号,其中心频率20kHz,3dB带宽1kHz。实验结果表明,本系统测量范围为0.5~18m,测量精度可达到测量距离的0.5%。 相似文献
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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。 相似文献
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This paper describes the fundamentals, design criteria and electronic structure of a new frequency control system to keep permanently at resonance high Q ultrasonic transducers whose mechanical resonance band may vary within wide limits under normal operating conditions. The procedure developed is based on keeping constant at its zero value the phase of the motional admittance of the transducer by automatically and instantaneously adjusting the frequency of the driving signal provided by a voltage controlled oscillator. The characteristics of this system, especially the fact that the transducer is not an integral part of the feed-back loop of the oscillatory circuit and the frequency tracking mechanism does not depend directly on the magnitude of the motional variables of the transducer, offer some advantages in construction and performance with respect to the conventional motional positive feed-back systems. 相似文献
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对超声波换能器频率测试系统进行了探讨,并在此基础上提出了改装设想,分析了所研究的简易超声波换能器频率测试仪的电路原理及实验结果。 相似文献
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本文通过传输线方法讨论了电缆对换能器的影响,随频率增加,电缆对换能器的影响交蛎,主要表现为,最大电导增大,串联谐振率下降,这些都是由于电缆传输系数随频率变化引起的,并且与换能器的阻抗特性有关。 相似文献
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超声换能器表面的振动状态 总被引:2,自引:1,他引:1
从超声波在波密介质和波疏介质之间的传播以及诱发共振发射超声波的角度,讨论了空气中超声声速测量实验所用超声换能器的表面振动状态.理论分析及实验测量结果表明:超声换能器表面振动状态与其结构有关,超声接收器表面位移振幅一般不为零. 相似文献
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The pre-tightening force applied on a sandwich transducer plays a key role on the transducer’s vibration performance. Typically, a transducer’s optimal pre-tightening force is not known during assembly. The objective of this study is to examine a method for determining the optimal pre-tightening force for a sandwich transducer. We propose that the transducer’s optimal pre-tightening force can be measured indirectly through the resonance resistance. Resonance resistance is an equivalent electric parameter which reflects the transducer’s mechanical energy loss, and can be measured easily using an impedance analyzer. The relationship between resonance resistance and the pre-tightening force is analyzed both theoretically and experimentally. Measurement of resonance resistance based on transducer’s admittance circle is studied. Experiments involving this relationship are conducted. Results indicate that the front-end surface amplitude of the sandwich transducer reaches a maximum when the pre-tightening force is optimal, the resonance resistance tends to a minimum, but with a small offset. This indicates that the minimum value of resonance resistance corresponds closely to the highest vibration amplitude of the transducer, but not exactly. Thus, by determining the minimum resonance resistance, the optimal pre-tightening force can be determined. 相似文献
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利用压电陶瓷元件具有良好声电转换特性和输出特性,本文提出了一种新型结构的压电超声波物料输送器。设计了超声波物料输送器的结构并分析了其工作原理,采用纵扭复合型压电换能器为驱动源,对压电换能器进行了结构设计和参数计算,并对其进行了性能测试。由此研制出了压电超声波输送器的样机并进行了试验测试,结果表明:当频率为17.9 kHz–18.6 kHz时,输送器具有输送物料能力。驱动负载为1.5 kg时系统的谐振频率为18.3 kHz,输送速度最快,达到64个/min。随着电源输出功率的增大输送物料速度呈线性增加。该输送器的稳定性好,噪声低。与压电片式和电磁式输送器噪声进行对比,超声波输送器的工作噪声仅为31 dB,略小于压电片式,远小于电磁式。 相似文献