声速测量实验装置扩展应用

通过对声速测量装置进行适当的改进,使其既能测量空气中的声速,也能测量水、甘油等液体中的声速,减少重复购置仪器的投资,提高了仪器的利用率.     

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1000 Hz,谐振频率下发送电流响应176.4 dB;在875～2300 Hz频率范围内,发送电流响应起伏不大于6 dB;增加驱动电流有效值到16.2 A,最大声源级可以达到196.2 dB。     

利用换能器电信号相位特征实时监测高强度聚焦超声治疗中的声空化

高强度聚焦超声(HIFU)激发的声空化可加速靶组织的热消融,但声空化的实时监测是一个亟需解决的问题。利用HIFU换能器驱动电信号的相位差与电阻抗之间的数学模型,建立了HIFU辐照及换能器驱动电信号、声空化信号实时检测实验系统,探究了HIFU辐照离体牛心组织过程中,换能器驱动电信号的相位差与B超影像灰度变化及宽频水听器检测到的次谐波和宽带噪声信号的变化规律。结果表明:当声空化发生时,换能器驱动电信号相位差的变化与水听器检测到的次谐波和宽带噪声信号变化具有一致性,通过相位差的变化可实现HIFU辐照靶组织中声空化的实时、精准监测,这为HIFU所致声空化的实时监测提供了一种有应用前景的解决方案。     

结构参数对偶极声波换能器谐振频率的影响

偶极横波远探测技术在我国复杂地质结的构油气勘探中具有十分广阔的应用前景。换能器的工作频率直接影响声波测井的探测深度。本文对正交偶极声波测井换能器弯曲模态的谐振频率进行了解析计算,并利用有限元方法研究了其结构参数对谐振频率的影响。计算结果表明:当压电陶瓷片的长度增加时,换能器一阶谐振频率先降低后升高,三阶谐振频率先升高再降低之后又上升;当金属基片厚度增加时,换能器一阶与三阶谐振频率均升高;当压电陶瓷片厚度增加时,换能器谐振频率的变化方向与幅度还与压电陶瓷片长度等其他参数相关,有可能升高或降低。     

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。     

超高频振动下的三点弯曲实验装置的设计与制造

超高频振动下材料的力学行为不同常态．为了研究超高频振动对材料断裂韧度的影响,本文设计并研制了一套超高频振动下材料的三点弯曲实验装置．设计的内容包括超声波换能器,超声波变幅杆,夹具等,并对Ｔ７钢进行了三点弯曲实验,得到了新的断裂韧度值．     

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。     

Tb_1-_xDy_x(Fe_1-_yMn_y)_(1.95)合金的磁致伸缩和声学性质及在水声换能器中的应用

研究了Ｔｂ１－ｘＤｙｘ（Ｆｅ１－ｙＭｎｙ）１．９５合金的磁致伸缩、声学等性质及其在水声换能器中的应用。当外加的磁场强度≥８００ｋＡ·ｍ－１时,磁致伸缩系数值在（１３００～１８００）×１０－６范围,有效机电偶合系数值０８４～０９３,声速为２１６８～２８５６ｍ·ｓ－１,杨氏模量为（５０６～７２６）×１０１０Ｎ·ｍ－２;用合金棒材研制水声换能器,该换能器总长３００ｍｍ,总重２ｋｇ,其共振频率为２４ｋＨｚ,发射电流响应１７３ｄＢ,频宽１ｋＨｚ,电声效率４５％     

超声换能器表面的振动状态

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.