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。     

PVDF梳状换能器接收非线性兰姆波的实验研究*

该文基于PVDF压电薄膜对梳状换能器进行设计制作,并将该换能器应用于接收非线性兰姆波信号实验研究。首先通过输出矢量和方法分析PVDF梳状换能器的工作特性,然后将设计制作的PVDF梳状换能器应用于铝板中非线性兰姆波信号的接收,并与传统压电陶瓷换能器经斜劈接收的非线性兰姆波信号进行比较分析。实验结果表明,两种换能器所接收到的信号幅值随传播距离的变化趋势相近,线性增长的积累效应表征结果相似,且PVDF梳状换能器可以对基波和二次谐波信号同时响应。除此之外,PVDF梳状换能器用于接收非线性兰姆波信号更加稳定。因此,PVDF梳状换能器有望应用于复杂构件的在线检测与监测研究。     

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％     

弯曲圆盘驱动的双Helmholtz共振腔换能器

使用双面同相振动的弯曲圆盘换能器驱动双Helmholtz共振腔,既放大了弯曲圆盘换能器弯曲共振频率以下频段的声输出,又利用两个Helmholtz共振腔的同相声源辐射模型实现了在Helmholtz共振频率处的\     

无障板圆形活塞换能器波束特性建模

针对ka<π时无障板活塞声源波束特性不能用无限平面障板活塞换能器理论进行描述的问题,提出一种基于有限元方法结合曲线拟合的简便数学建模方法.模型采用了无限平面障板活塞换能器理论的基本函数表达,通过增加修正因子函数来改变模型的细节部分,用曲线拟合方法给出了较准确的两个修正因子函数的数学表达式。最终建立了无障板圆形活塞换能器波束特性经验公式模型,模型在ka为0.03~5.2范围内与有限元方法给出的波束曲线相一致,并且在ka取更大值时与无限平面障板活塞换能器理论公式等效.     

叠合结构超低频弯张换能器

研究了一种将多个椭圆弯张壳体在短轴方向进行机械叠合的超低频弯张换能器,每个弯张壳体采用超磁致伸缩材料进行驱动。推导了多个叠合壳体的等效电路,利用支路阻抗方法得到了换能器频率和阻抗的方程表达式。针对多个壳体叠合的结构复杂性,采用有限元方法计算并分析了叠合壳体换能器的多个结构点的振动位移分布,通过平动位移分布设计了活塞辐射面的结构参数。将有限元方法计算的换能器在空气中和水中的谐振频率与等效电路法计算的结果进行了对比,符合较好。研制了6个壳体叠合的超低频弯张换能器样机,换能器外形尺寸为Φ230×630 mm,重量为39 kg。换能器经湖上试验,水中谐振频率130 Hz,最大发送电流响应161.1 dB,最大发射声源级为180.4 dB,实现了超低频、小尺寸的发射能力。     

以有效值计算的热声键合PZT换能器阻抗分析

在热超声芯片键合过程中,PZT换能器阻抗是键合系统的一个重要的研究参数。本文在提取PZT换能器驱动电信号实部数据的前提下,采用连续加窗的有效统计值计算的广义阻抗表征整个键合周期内的PZT换能器阻抗变化,由此获得键合过程PZT换能器阻抗的动态变化规律。文中详细介绍了PZT换能器阻抗的试验方法,并分析了试验结果。     

垂直于电场和极化方向辐射声波的压电复合材料

本文介绍了一种２－２型压电复合材料，使其中的极化方向和所加电场方向相同，并垂直于该方向而辐射声波。     

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。