压电陶瓷圆筒振子耦合振动的本征频率分析

研究了压电陶瓷圆筒振子的耦合振动,分析了振子的轴向、径向伸缩振动及扭转振动之间的耦合关系.从理论上推导出了振子耦合振动的共振频率方程.由于分析中对振子的几何尺寸未加任何限制.因此所得结论适用于任何尺寸的陶瓷圆筒振子,其中包括厚壁圆筒及圆环.理论分析表明.本研究计算简单,物理意义明显,与一维理论的结果相比,文中得出的振子耦合振动的共振频率与实测值符合较好.     

H-22细胞声孔效应的应力阈值

理论和实验研究了超声空化场中的H-22型肝癌细胞产生可逆声孔效应的剪应力阈值.本文用1.37 MHz的聚焦声场,当超顺磁性纳米氧化铁在细胞悬液中的终浓度为410 μg/mL,换能器负载电功率为2 W,超声辐照60 s,细胞存活率90%以上时,有45.9±13.5%的细胞显示普鲁士蓝染阳性,暗示超声作用下,这些细胞表面曾出现可逆性微孔而使磁性微粒由此进入细胞内.利用无界自由空间微泡运动方程的球对称稳态解对实验条件下细胞膜表面的切变应力进行数值估算,结果表明,使H-22细胞产生可逆性声孔效应的微流剪应力阈值为697 Pa. 关键词： 声孔效应 磁性标记 微流 剪应力     

空化泡液体外围压强的分布

本文从空化泡动力学理论出发,分别讨论了空化泡在压缩和膨胀时液体中的压强分布情况,并作了数值模拟。研究结果表明,空化泡在膨胀和压缩时其外围压强分布明显不同,不能将其一并而论。发现当空化泡的半径增大时液体的压强在不断变化,压强是先变小后变大。而且这个压强的变化还与待测点距空化泡的距离有关。当空化泡的半径在不断变小时外界的压强在不断增大,当空化泡刚开始压缩时液体中的压强变化情况不是很明显,但当空化泡的半径变到1μm时,空化泡外界压强出现明显变化。当空化泡压缩到较小时,此时再增加外界压强空化泡的半径也不会在有很大的变化。     

超声场中气泡的耦合运动

超卢场中气泡除径向振动外,还可能会平动并且相互影响。本文以考虑邻近气泡次级声辐射影响后的球形气泡径向振动模型为基础,结合气泡在声场中受到的力,利用数值方法研究了平面波声场中不同尺寸的两气泡径向振动和平动规律。发现尺寸较大气泡的径向振动具有一定的本征性特征且具有较大平动位移。利用高速摄影系统定性地观察了气泡运动和泡群分布状态。实验表明大气泡以较快的速度平动同时伴有小幅径向脉动。我们还观察到了气泡相互吸引聚合的现象,此类行为可归结为次级声辐射的影响。     

一种新型Cymbal换能器的研究

提出并研究了一种新型的Cymbal换能器。与传统的Cymbal换能器相比,该换能器中的压电陶瓷圆盘由一个金属圆环和压电陶瓷圆盘的径向组合体所代替。论文首先探讨了压电陶瓷圆盘和金属圆环组合体的径向振动,用解析方法得出了其径向振动的机电等效电路。在此基础上,得出了新型Cymbal换能器的机电等效电路,并得出了其共振及反共振频率方程。其次,利用数值计算方法,对这种新型的Cymbal换能器的共振频率和振动性能进行了研究。分析了Cymbal换能器的几何尺寸对其共振频率及有效机电耦合系数等参数的影响,探讨了其输入导纳的频率特性。所得结论为此类Cymbal换能器的优化设计及工程应用奠定一定的理论基础。本文提出的新型Cymbal换能器具有较大的几何尺寸、较高的机械强度以及功率容量等优点,可望在较大功率的水声及超声辐射器中获得较为广泛的应用。     

大尺寸矩形断面超声变幅杆固有频率的研究

超声变幅杆是功率超声技术中换能器振动系统的一个重要组成部分,本文利用表观弹性法研究了大尺寸矩形断面超声变幅杆的耦合振动,推出了常用的几种单一变幅杆(指数形,圆锥形,悬链线及阶梯形)的频率设计公式,为大尺寸矩形变幅杆的频率设计及计算提供了一种简单易行的方法,实验表明,利用本文公式设计的大尺寸矩形断面变幅杆,实测共振频率与理论计算频率基本一致,与一维振动理论的结果相比,利用耦合振动理论得出的变幅杆共振频率更加接近于测量值。