压电复合材料及其在换能器中的应用

本文评述了压电复合材料的性能、特点和研究概况,对这种新型压电材料在水听器及其他换能器方面的应用作了较多介绍。     

压电晶体-液体-固体声波导中叉指换能器对导波的激发研究

本文对压电晶体－液体－各向同性固体结构的声波导中叉指换能器所激发的导波进行了理论研究和数值分析,给出了导波的相速度、叉指换能器激发导波的机电耦合系数与液体层归一化厚度、晶体取向之间的关系曲线,同时,还探讨了声波导中的位移场和电势场分布。     

有力、电负载和损耗时夹心式压电换能器的共振频率及效率

本文讨论换能器有负载力阻抗及电端接有电阻抗,同时考虑换能器材料的机械及介电损耗时的夹心式压电换能器的共振频率及效率.给出了工程上常用的几种结构的频率计算式.所作的部分实验验证及经实际应用都表明理论计算和实验结果基本符合.     

大功率工作状态下压电换能器效率的实验研究

用电测法对夹心式压电换能器在大功率工作状态下的效率进行实验研究。研究了压电换能器电声效率与负载、输入电功率的关系和效率的频率特性。在声匹配的情况下,换能器的电声效率大于90％,换能器的电声效率存在着随输入电功率的增加而增高的现象。     

管柱型近周期声子晶体点缺陷结构的大尺寸压电超声换能器

大尺寸压电超声换能器的耦合振动会导致其辐射面纵向位移振幅的平均值较小,振幅分布不均匀,严重影响系统的性能和可靠性.为了改善大尺寸超声振动系统性能,可利用二维孔/槽型近周期声子晶体结构对横向振动进行抑制,但在对横向振动抑制的同时,该结构会对换能器机械强度和工作带宽等性能参数造成不利的影响.针对这一问题,本文提出利用管柱型近周期声子晶体点缺陷结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行优化的新思路.该方法不仅可以利用构造的固/气二维近周期声子晶体结构的点缺陷模式,获得极低的能量损耗,有效提高系统辐射面的纵向位移振幅和振幅分布均匀度;也可以利用管柱结构中的双环形孔增强声波的多重散射,使得换能器在管柱柱高较低的条件下产生禁带,在有效抑制横向振动的同时,大幅拓宽换能器系统的工作带宽,增强系统的稳定性和机械强度,降低加工成本.仿真结果证明了优化的有效性.     

石英压电晶体在霍普金森压杆实验中的应用

 利用传统分离式霍普金森压杆（SHPB）对低密度、低波阻材料进行测试时,存在透射信号弱、试样在加载时间内难以达到受力变形均匀的不足。采用嵌入压电石英晶体技术测试微弱的透射信号,并监测试样两端应力平衡。实验测试了一种低密度聚氨酯泡沫,结果表明嵌入压电石英晶体技术可以大幅提高透射信号的幅值和信噪比,所测试的材料在应变率范围1 000~4 000 s^-1内应变率效应不明显。     

用螺旋线谐振腔在压电晶体中激发较低频率的超声波

本文报道了使用螺旋谐振腔技术在压电铌酸锂和石英晶体中直接激发频率低至10MHz的超声波的实验结果.谐振腔壁由一般的黄铜片或印刷电路板制成,腔体呈圆柱状或长方体,其Q值可达500以上.用插入腔体内的单股导线使信号源和谐振腔之间获得较满意的耦合.实验发现,腔体内螺旋线末端若与一块小铜片相联,可提高压电晶体内超声波的激发效率.本文也指出了该技术进一步改进的措施及在材料检测中可能的应用.     

用高频瓦特表测量夹心压电换能器在大功率状态下的电声效率

本文介绍实用状态下夹心换能器电声效率的测量实践。主要使用高频电功率计,通过测量同一振动速度下的空载时和有负载时电功率,及两种状态下的介电损耗功率,就可计算出电声效率。此方法具有速度快、设备简单等优点。     

压电陶瓷电源在静电演示实验中的应用

自行研制了压电陶瓷电源,具有体积小,效率高,无电磁噪声,无电磁式绕组及不可燃烧、安全性高,受外界影响小等特点. 将压电陶瓷电源应用于静电演示实验,取得了较好的教学效果.     

动态法测金属杨氏模量实验中的谐振频率

根据压电陶瓷晶体压电原理、压电陶瓷棒和试样横振动原理，分析了动态杨氏模量实验中出现的多个谐振频率，理论分析与实验结果吻合．     

对空气声速测定实验的研究

利用压电传感器测量空气中声速是普通物理实验中的综合性实验之一。在该实验中采用驻波法测量时观察到驻波振幅的最大值之间产生“次极大”现象。本文对该现象进行了分析。同时介绍了用不确定度计算过程中应注意的几点问题。     

Vibration analysis of a new polymer quartz piezoelectric crystal sensor for detecting characteristic materials of volatility liquid

We present a new polymer quartz piezoelectric crystal sensor that takes a quartz piezoelectric crystal as the basal material and a nanometer nonmetallic polymer thin film as the surface coating based on the principle of quartz crystal microbalance (QCM). The new sensor can be used to detect the characteristic materials of a volatile liquid. A mechanical model of the new sensor was built, whose structure was a thin circle plate composing of polytef/quartz piezoelectric/polytef. The mechanical model had a diameter of 8 mm and a thickness of 170 μ. The vibration state of the model was simulated by software ANSYS after the physical parameters and the boundary condition of the new sensor were set. According to the results of experiments, we set up a frequency range from 9.995850 MHz to 9.997225 MHz, 17 kinds of frequencies and modes of vibration were obtained within this range. We found a special frequency f_sp of 9.996358 MHz. When the resonant frequency of the new sensor’s mechanical model reached the special frequency, a special phenomenon occurred. In this case, the amplitude of the center point O on the mechanical model reached the maximum value. At the same time, the minimum absolute difference between the simulated frequency based on the ANSYS software and the experimental measured stable frequency was reached. The research showed that the design of the new polymer quartz piezoelectric crystal sensor perfectly conforms to the principle of QCM. A special frequency value f_sp was found and subsequently became one of the most important parameters in the new sensor design.     

用电磁打点计时器进行受迫振动实验--介绍我校的一个自学物理实验

介绍一种用简单的方法进行的受迫振动实验。     

用紧束缚方法描述光子晶体缺陷耦合的共振频率移动

通常采用含两个耦合参数的紧束缚近似，就能很好地描述光子晶体缺陷因耦合而导致的共振频率分裂.然而，缺陷耦合造成的共振频率移动，即包含奇数个缺陷的耦合系统的中央共振频率位置与原来单缺陷时的共振频率位置存在差异，则只有采用含三个耦合参数的严格紧束缚方法才能正确描述.根据耦合参数与共振频率的关系，利用三缺陷耦合系统的模拟计算结果确定了三个耦合参数的具体值，从而在理论上能够预言由任意个缺陷构成的耦合系统的共振频率的移动和分裂.理论预言与基于有限时域差分法的数值计算完全相符.     

共振实验在生命中应用研究Ⅰ──共振与生物频率

本文提出可以利用共振原理来纠正癌分子振动方向，阻止癌细胞繁殖，最后达到和正常分子的振动频率一致的观点。     

焦利斯秤在实验中的应用

对利期称稍加改装后可作七个题目的实验，充分发挥该仪器的效能，并且能提高实验精度．文章中介绍了单摆测重力加速度的实验，测声速的实验和弦振动的实验的作法．     

A2B模型的受迫振动模式的补充讨论

给出了A2B模型受迫振动的两个共振解,讨论了共振频率下的振动模式.     

新型声速测定仪的研制

论述了新型声速测定仪的结构、工作原理和实验内容，阐述了几种测媒质中超声波波速的方法。     

超声波专题设计性实验

在测量超声波在空气中传播速度实验基础上,开设了超声波专题设计性实验,分别增加了测量压电换能器的共振频率、超声波在空气中的损耗系数、超声波在水中的传播速度等实验内容,丰富了大学物理实验教学内容,拓展了学生视野.