换能器
- 厚度极化薄圆片压电换能器的瞬态响应
0637)压电换能器是一种利用压电效应实现声能和电能之间相互转换的器件,被广泛应用于多种不同的领域中,例如,材料学科中的无损检测[1-4]、工程学科中的超声清洗[5-6]、食品行业的超声杀菌[7-9]和电子工程学科的无线通信[10-12]等。换能器的瞬态响应是衡量声波质量的一个重要指标,对换能器的瞬态响应进行研究是准确反演介质信息以及提高声学测量质量最基本的前提。在以往的声学测量中,由于其复杂性,通常忽略激励信号与换能器能量转换的影响。如在声波测井和地震勘
西安邮电大学学报 2023年1期2023-07-01
- 一种随钻四极子复合发射换能器的设计
随钻四极子发射换能器作为核心器件，一直被国外服务公司垄断。国外商业化的随钻四极子换能器通常是把圆管换能器切割成均匀的多片圆弧状压电振子，进行封装后安装在钻铤上，通过改变相位实现随钻四极子声源的发射[1-2]。随钻四极子声波测井激发声源必须满足低频激发的条件，才能在软地层不激发四极子钻铤模式波[3]。因此，需要换能器在低频约4 kHz有良好的声学响应。传统四极子换能器的低频一阶弯曲振动模态谐振频率很低，只能在非谐振点采用高压激励受迫振动的方式提高其发射效率[
压电与声光 2022年6期2023-01-30
- 横向穿孔对压电换能器振动特性的影响
，常对功率超声换能器的结构进行穿孔、开槽等特殊设计，以实现不同的功能.文献[1]通过在夹心式压电换能器前盖板中进行轴向半穿孔方式，降低换能器的机械品质因素来展宽换能器的频带；文献[2-3]通过纵向开狭缝的方法降低超声变幅杆的纵横耦合振动以提高超声焊接的处理效率；文献[4-7]通过在换能器变幅杆上开槽或狭缝的方式实现振动模式的转换，获得纵径、纵扭、径扭或纵弯复合模式振动，并在超声精密加工、超声电机等领域获得了广泛应用.文献[8]提出了一种新型的热管散热型大功
浙江师范大学学报（自然科学版） 2022年1期2022-12-27
- 热管冷却对压电换能器振动稳定性的影响
工等技术领域，换能器通常工作于大功率振动状态[1-4]。由于材料的机械损耗、压电陶瓷的介电损耗以及换能器因负载变化与电源阻抗失配引起的功率损耗等原因，换能器在长时间工作下会出现严重的发热现象[5-7]，进而引起换能器输入阻抗、电容等机电参数变化，并导致其共振频率漂移、位移振幅衰减以及电声效率急剧下降，甚至会导致压电陶瓷退极化等一系列问题。因此，换能器的发热问题是长期困扰业界的关键技术难题之一，如何有效控制压电超声换能器在大功率工作状态下的发热升温具有重要意
陕西师范大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-12-02
- 水下超声换能器阵引线串扰问题研究
00）0 引言换能器是一种实现电学信号和力学信号相互转换的传感器。水下超声换能器通常用来进行信号传输、通信和水下目标检测、超声成像等工作［1］。换能器阵是由多个换能器以一定的形式排列而成的阵列。换能器阵中的每个换能器称为基元或阵元。换能器阵的束控对各基元上的电压（或电流）的幅度和相位进行控制，就可控制整个阵的指向性［2］。换能器阵的各个阵元通过引线将电极引出，与外部信号电路连通，实现阵元的电学信号激励［3-4］。通过外部电路对换能器阵的阵元进行电学信号加载
电声技术 2022年7期2022-09-23
- 超声耦合无线电能传输用发射换能器优化设计
术的发展，超声换能器作为超声工程技术的重要部分，在工业、国防、生物医学和科学研究等方面得到广泛应用，其中有超声耦合无线电能传输(UCCET)[1-2]。在UCCET系统中，超声换能器是实现机械能和电能之间相互转换的关键器件。目前换能器主要设计方法包括解析法和有限元法。文献[3]针对橡胶材料切割问题设计了一种基于夹心式压电换能器的超声刀，用ANSYS软件对设计的超声刀进行模态分析，获得其工作模态的谐振频率。文献[4]利用解析法设计了气介超声压电换能器，利用A
压电与声光 2022年3期2022-07-16
- 面向水下应用的电容式微机械超声换能器∗
容式微机械超声换能器(Capacitive micromachined ultrasonic transducer,CMUT)是一种静电式超声换能器，它随着硅微制造技术的发展而快速发展，目前已成为一种重要的新型超声换能器。CMUT 换能器具有宽频带、易于制造二维阵列、与信号处理电路集成制造、与水和人体的声阻抗匹配性好、高机电转换效率等诸多内在特性和优势[1−3]，弥补了处于主流地位的压电超声换能器的一些方面的不足，已经在高频医学超声成像应用中得到广泛的关注
应用声学 2022年3期2022-07-07
- 不同匹配层阵列式换能器的有限元仿真
件，阵列式压电换能器能够激发多个压电阵元来进行探测，从而显示出细小的物体结构，提供精细的超声图像。阵列式压电换能器的主要结构包括压电材料、匹配层、背衬及连接电路4部分，其中匹配层用于提高超声波的能量传输效率，减小声波在不同界面处的反射损失，对于换能器的性能优化起到重要作用。目前换能器制备过程中常使用高分子聚合物及高聚物/金属氧化物组成的0-3复合材料作为匹配层[1]。其中高分子聚合物声阻抗值较低，通常作为单层匹配层或双层匹配层结构中第二匹配层。0-3复合材
压电与声光 2022年2期2022-05-13
- 用于水下探测的宽带超声换能器设计
等[2]。水声换能器是声呐探测设备的核心部件，承担着信号发射和接收的使命，在水声探测领域发挥着重要作用[3]。纵振换能器是水声换能器领域的一个分支，其设计理论成熟、制作工艺简单、性能稳定，在水下目标探测中有着广泛的应用[4]。为了能准确探测到障碍物位置并提前规避，使用的纵振换能器需具有低频、宽带、大功率等特性[5-6]。目前，多模态振动耦合是拓宽纵振换能器工作带宽的有效方法之一，其能调整结构设计，使换能器中两种或两种以上的振动模态频率相距适中并有效耦合，达
无损检测 2022年1期2022-03-16
- 基于PMN-PT单晶材料的医用超声相控阵换能器设计
术[1]。超声换能器是医疗超声诊断系统的核心部件，可实现电能和声能之间的转换，其性能决定着图像质量。为了得到优质的超声图像，需要超声换能器具有高灵敏度，高带宽[2]的特点。传统医疗换能器常用的功能元件是由PbZrO3-PbTiO3[3]制成的PZT(锆钛酸铅)系列压电陶瓷，其具有较低的压电性能，使得换能器的灵敏度和带宽较低，进而影响了图像的分辨率和清晰度。近年来，随着以铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)系列弛豫铁电单晶为代表的高性能压电材料的发展[4-5]，
无损检测 2022年1期2022-03-16
- 换能器大功率下温升规律初探
在实际使用中，换能器的功率极限限制因素主要分为电极限、空化极限、热极限、应力极限等，在换能器的连续工作中，热极限往往率先出现。在进行长时间大功率发射时，换能器存在一定损耗，因此电能无法全部转化为声能，其中，大部分损耗电能将会转化成热能。由于圆管换能器辐射面往往被导热性能较差的水密层所覆盖，且圆管换能器上不易针对地设置散热器件，所以热能无法及时散掉。因此大量的热能将随时间逐步累积，进而导致换能器温度升高，出现诸如换能器阻抗降低、通过电流增大、压电陶瓷退极化等
声学与电子工程 2021年3期2021-10-13
- 声测井压电接收换能器研究进展
测井仪器，接收换能器是其重要的组成部分，接收换能器性能的好坏对于地层信息的有效提取至关重要，如果接收换能器性能不好，可能会导致接收到的地层的信息存在较大的误差进而影响后续测井资料的处理。由此可见，声波测井在油气勘探开发中占据重要地位，接收换能器是声波测井仪器的重要组成部分。本文对声波测井接收换能器进行全面的综述，为后人设计接收换能器提供参考依据。1 典型压电接收换能器压电换能器的发展和应用是以压电效应的发现和压电材料的发展为前提的[8]。19 世纪法国物理
石油化工应用 2021年8期2021-09-17
- 单-双晶片压电换能器发电能力仿真分析与实验研究*
①对悬臂梁压电换能器进行理论分析和实验测试来研究其发电性能[8-9]；②为提高换能器发电效率对压电方程进行理论推导，得出影响换能器发电效率的表达式及影响因素[10]；③压电悬臂梁结构尺寸、配置位置以及不同质量对发电能力的影响以及不同金属基板材料对能量传递的影响[11-13]。笔者主要针对单晶片换能器和双晶片换能器发电能力进行实验对比研究，为压电材料发电提供设计理论与技术参考。1 结构设计与工作原理单晶片和双晶片压电换能器结构示意图如图1和图2所示。主要由固
机械研究与应用 2021年4期2021-09-15
- 一种低旁瓣圆形活塞高频换能器研究
小接收噪声，对换能器提出了低旁瓣、宽带的要求[1]。旁瓣级是对指向性图中最大旁瓣幅值归一化的声压级，它反映了声系统抑制噪声干扰和假目标的能力[2]。当前主流的旁瓣控制手段是通过电路部分控制换能器基阵的各路阵元的相位与幅度，通过加权的手段实现低旁瓣，Harry L.van Trees、Stankwitz等人分别提出了基于线性处理、非线性处理的幅度加权方法[3-4]，该方法较好地降低了旁瓣，但是增加了电子部分的复杂程度，降低了系统的可靠性和稳定性，不利于在工程
声学技术 2021年3期2021-07-14
- 磁致伸缩超声换能器阻抗匹配网络的设计∗
泛应用中，超声换能器一直是一个研究热点。其中，磁致伸缩超声换能器采用的磁致伸缩材料具有应变大、能量密度大、频率特性好等优点[2]，其发展受到了国内外研究人员的关注。大功率、大振幅一直是磁致伸缩超声换能器发展的重要方向，目前国内外学者对其进行了大量的研究发现：通过分析换能器的数学模型，对超声换能器的材料、结构、磁路、预应力等进行优化设计可以提升其换能效率[3]。但驱动电源和磁致伸缩超声换能器之间往往存在着严重的阻抗失配，造成二者之间的能量传输效率较低，在驱动
应用声学 2021年2期2021-04-28
- 组合式弯曲圆盘换能器仿真研究
00)弯曲圆盘换能器是一种小尺寸、低谐振的换能器，结构简单，易于成阵。国内外均已对弯曲圆盘换能器密排基阵进行大量研究，通过调节弯曲圆盘换能器之间的间距、阵元尺寸、加电方式，可实现宽带性能。组合式弯曲圆盘换能器是一种极易实现小尺寸低频工作的优质声源。2010 年，李宽等[1]通过不同尺寸弯曲圆盘换能器形成密排基阵，设计压电陶瓷激励方式，实现宽带发射；2011 年，顾磊等[2]通过理论公式初步验证：组合式弯曲圆盘换能器由于密排阵元产生的强烈互辐射，阵元辐射阻抗
声学与电子工程 2021年1期2021-04-19
- 高频水声换能器匹配层技术研究
效果。高频宽带换能器是高频声呐信号产生和获取的基础，匹配层技术是拓展高频换能器带宽的有效手段[2-3]。2008年，陕西师范大学李珺等[4]通过理论和仿真计算了双匹配层参数对换能器带宽的影响；2013年，中国科学院声学所童晖等[1]研制一款单匹配层宽带换能器，带内发送电压响应起伏为-3 dB，并在2020年研制了一款宽带圆柱阵，其工作频带为20～30 kHz，带内发送电压响应起伏为-3 dB[5]；2020年，上海材料研究所张浩等[6]通过三层匹配层和背衬
声学技术 2021年1期2021-03-10
- 大功率夹心式压电换能器结构参数计算分析及设计
功率高声压级的换能器。超声波由于在空气中衰减快很难实现声波的远距离发射，因此可听声频域的大功率声发射技术引起了研究者的关注。夹心式换能器又称郎之万换能器，由于具有功率容量大、高机电转换效率、结构形状可以根据不同应用灵活设计等特点[2-3]，已成为发射型换能器首选。当前对夹心式压电换能器的研究，主要采用机电等效法。陈航等[4-5]用机电等效法建立了具有阻抗匹配层的宽带纵向压电换能器的等效电路，并讨论了匹配层对换能器性能的影响，设计了水声大功率换能器。Li等[
振动与冲击 2021年4期2021-02-26
- 一种通孔球形换能器
）球形压电陶瓷换能器作为全指向性换能器，它在空间上具有均匀辐射声场，是水声领域应用较广的换能器类型之一。它的结构简单，便于制作，性能稳定。在水声换能器设计中，当需要换能器实现水平无指向性时，通常采用圆管换能器和球形换能器。相较于圆管换能器，球形换能器更加接近于一个点声源，且球形换能器的全向特点与频率无关，在拖曳线阵等水声设备中使用可以获得较宽的工作频率范围。但是球面辐射的外形特点使其实际应用中难以安装和布放[1-2]。目前常见的球形压电陶瓷换能器主要由压电
声学与电子工程 2020年4期2021-01-13
- 宽带声光器件声场仿真研究
载波信号作用在换能器上，换能器产生超声波传入声光介质，声场使晶体内产生折射率光栅，入射光在满足布喇格衍射条件时发生衍射。定义声光衍射效率从最大值下降一半时的频率宽度为声光互作用3 dB带宽或简称为布喇格带宽。单片超声换能器结构的超声能量分布在大角度范围内，每个频率只能利用到某一方向的声场能量，通过研究超声波换能器组成阵列的指向性[2]，可以采用多级换能器的方式提高超声能量利用率，增大声光器件的布喇格带宽。压电换能器是体波声光器件的重要组成部分，体波声光器件
压电与声光 2020年6期2021-01-05
- 变厚度聚焦换能器对声焦域轴向长度影响的研究*
统的HIFU 换能器为单一频率模式，声焦域为椭球形，轴向长度是横向长度的几倍(6 以上)[2-3]。在临床治疗过程中发现，单频HIFU 消融薄层病变组织时，由于声焦域轴向长度过长，可能损伤到正常组织，而对于较厚的病变组织，因声焦域轴向长度较短，消融时间长，容易增加周围正常组织损伤的风险[4]。因此，为提高HIFU 在临床治疗过程中的安全性和有效性，针对不同厚度的病变组织，改变声焦域轴向长度有重要应用价值。现有改变声焦域轴向长度的方法主要有提高换能器工作频率
应用声学 2020年3期2020-09-25
- 一种宽频带压电单晶换能器设计
宽频带压电单晶换能器设计刘一鸣1, 田丰华1,2, 宋 哲1, 王 涛1, 吕林夏1(1. 中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077; 2. 西安交通大学 电子与信息工程学院, 陕西 西安, 710049)为提高复合棒换能器的低频性能、工作带宽、发送电压响应和接收灵敏度, 文中以铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)压电单晶作为驱动元件, 利用匹配层技术拓展带宽, 设计了宽频带压电单晶换能器。利用有限元软件分别建立压电单晶换能器和相似规
水下无人系统学报 2020年1期2020-03-06
- 碟形纵弯换能器研究
目前常用的发射换能器类型主要包括镶拼圆环换能器、Tonpilz换能器、弯张换能器、弯曲圆盘换能器等。典型的有中科院声学所研制的鱼唇式弯张换能器，谐振频率可以从100 Hz覆盖到1.8 kHz，单只换能器谐振频率下声源级在190 dB以上[2-3]；中船重工第七二六研究所研制的弯曲圆盘换能器，在尺寸140 mm时，谐振频率为1.7 kHz。从各类型低频换能器的性能比较来看：圆环换能器结构简单，耐压能力适中，但尺寸相对较大；Tonpilz换能器装配简单，发送电
声学与电子工程 2019年4期2020-01-14
- 加筋式IV型弯张换能器研究
3）IV型弯张换能器主要由内部驱动振子和外部振动壳体组成。它具有低频、大功率、小尺寸的特点，被广泛应用于水声通信、低频探测等领域[1]。IV型弯张换能器的水中谐振频率主要取决于壳体的材料、形状、尺寸。当壳体的结构确定时，换能器谐振频率很难大幅度改变。在工程应用中，设计一款全新的换能器成本较高且研制周期较长。如果在现有换能器的结构上进行改造且能达成预期研制目标，则可节约成本和缩短研制周期。本文提出一种在IV型弯张换能器壳体表面焊接金属筋板的方法，通过适当地设
声学与电子工程 2019年3期2019-10-14
- 血管内超声换能器的研究现状与进展
声(IVUS)换能器研究现状IVUS是20世纪80年代末发展起来的介入式超声成像技术。如图1所示，IVUS通过心导管将微型化的超声探头插入心血管腔内进行探测，再经电子成像系统显示心血管断面的形态和血流图形[3]。在心血管疾病领域，血管造影是确定粥样硬化血管狭窄位置和程度的常规诊断技术。然而，它不能获得狭窄血管壁的结构信息来准确评估粥样硬化疾病。比较而言，IVUS不仅可以了解管腔的大小、形状及管壁结构，还可以精确地测量血管腔的截面积，辨认血管壁钙化、纤维化和
压电与声光 2019年3期2019-06-25
- 基于二维声子晶体的大尺寸夹心式换能器的优化设计*
修改稿)夹心式换能器应用极为广泛, 但当其横向尺寸过大时, 存在耦合振动, 影响其辐射面的位移分布. 本文通过在大尺寸夹心式换能器的前盖板中加工周期排列的槽, 来形成一种二维声子晶体结构. 随后, 采用有限元法对基于二维声子晶体的大尺寸夹心式换能器的振动传输特性、共振频率以及发射电压响应进行仿真模拟,讨论了开槽高度和开槽宽度对其带隙、共振与反共振频率、带宽以及辐射面位移分布的影响. 研究结果表明,通过在大尺寸夹心式换能器中应用声子晶体结构可对其进行优化设计
物理学报 2019年2期2019-03-11
- 带工具的超声打孔换能器设计与分析
超声电源、超声换能器、变幅杆和工具，超声换能器和变幅杆是超声振子的核心组成部分，因此国内外科研人员针对超声换能器和变幅杆的设计进行了大量研究[1-5]。换能器将超声电源输出的高频电信号(一般为15kHz以上)转化为机械振动，变幅杆将振动振幅放大并传递到刀具末端，从而实现超声加工。传统超声换能器主要由前后金属盖板、压电陶瓷片以及铜电极等通过预应力螺栓连接起来，整个振子的厚度等于超声基波的半波长。改变压电陶瓷材料的厚度和前后盖板的几何尺寸和形状，可以对换能器进
机械制造与自动化 2018年6期2019-01-08
- 超声换能器表面振动和声场测量及其与经典超声换能器的仿真比较
招，张涛超声换能器表面振动和声场测量及其与经典超声换能器的仿真比较孙彦招，张涛(天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072)超声换能器广泛应用于声学测量，其工作性能主要取决于它的振动与声特征。然而，多数研究中的换能器被认为是经典的活塞或高斯型，经典与常用的真实换能器之间的差异容易被忽视。基于此，首先用激光测振和传声器测声方法测量了某厂家换能器产品的表面振动与声场特征。然后设计有限元方案，分别仿真经典与真实换能器的声场。最后从辐射面振速分布、声场
声学技术 2018年5期2018-11-15
- 圆环换能器故障成因评判的实验设计
慧，王艳圆环换能器故障成因评判的实验设计李玉伟1，赵慧2，王艳2(1. 海军驻上海地区水声导航系统军代表室，上海 201108；2. 上海船舶电子设备研究所，上海 201108)在实际工程中，批量的圆环换能器在工作一段时间后出现侧边打火、绝缘下降的故障现象，为摸清故障出现的原因，设计了评判故障成因的实验。实验环境模拟换能器的实际工作条件，实验过程中检测圆环换能器的阻抗、静态电容、绝缘电阻、外观及手感温度等变化情况，然后测试换能器的电声性能，并与正常性能的
声学技术 2018年5期2018-11-15
- 水声对抗器材用换能器的现状与发展∗
年来，随着水声换能器技术、信号检测技术、声传播理论和应用的快速发展，水声对抗技术也随之得到发展并日益受到各国海军的高度重视，它不仅是提高各种舰艇和潜艇自身生存能力的重要措施，同时也是取得水下作战主动权的决定性因素之一。水声对抗按对象可分为声纳对抗和鱼雷对抗。声纳对抗手段包括诱骗、干扰、压制等，使声纳丢失目标或出现假目标。鱼雷对抗则包括对鱼雷的检测、预警和杀伤等。其中杀伤方式可分为软杀伤和硬杀伤。软杀伤是指利用诱骗、干扰、压制手段使来袭鱼雷迷失方向或者航程耗
舰船电子工程 2018年8期2018-08-28
- 基于Workbench的夹心式压电超声换能器的尺寸优化
0 引言夹心式换能器又称为郎之万型换能器，它是由中间压电陶瓷堆、前后金属端盖、预应力螺栓、电极片和绝缘管等组成[1-2]。夹心式换能器在声悬浮支撑、超声清洗、超声焊接、超声乳化等领域具有广泛的应用[3-6]。换能器具有多阶模态，在不同的模态下会有不同的振动形式，如弯曲、扭转和纵向等[7-8]。在进行换能器设计的过程中要先确定振型和工作频率，为了使换能器达到最佳的工作状态，要使换能器的谐振频率与工作频率一致。然而，换能器设计的过程中大多会对换能器进行理想化假
机械工程师 2018年6期2018-06-14
- 超声波流量计换能器系统理论分析及应用
。因此，超声波换能器作为产生和接收超声波信号的器件在超声流量测量系统中起着关键的作用。超声波换能器在流量计中通常成对使用，依照设定的频率，一个发射超声波，另一个接收超声波，然后发射方和接收方再互换，完成一次测量。然而，对于同一个超声波换能器来讲，最大发射电压灵敏度和最大接收电压灵敏度通常不在同一个频率点上。为了在超声波流量测量系统工作频率上获得最优的超声波信号，换能器系统必须优化设计并采用合适的材料，按照合适的工艺进行制作。本文通过对超声波流量计换能器系统
声学技术 2018年2期2018-05-24
- 用于微电子封装的高频压电超声换能器模态优化设计
装中，压电超声换能器是热超声键合机中最重要的部件之一，随着集成电路芯片向高密度和超细间距的方向不断发展，高频热超声键合技术受到了相当多的关注[1]。工程实践表明，高频超声换能器具有较好的超声能量利用效率，有利于缩短粘接时间，降低焊接温度[2]。很多学者对高频换能器的设计做了研究，Parrini基于有限元分析和激光干涉仪测量结合的方法设计了工作频率为125 kHz的换能器[3]。但针对高频状态下工作的换能器常出现模态集中的现象尚缺乏系统、详尽的研究。模态集中
装备制造技术 2018年11期2018-02-18
- 基于LabView的压电换能器多路动态信号采集与分析系统
核心环节，压电换能器是热超声引线键合及相关超声辅助精密制造、检测技术领域中最广泛采用的换能方式，是将电能转换为制造、检测所需机械能的主要途径之一，图1所示为用于热超声键合的压电超声换能器的一般结构[1-2]。图1 压电超声换能器结构图由于压电超声换能器是多个子系统非线性耦合而成的三维振动系统，因此换能器的动力学行为特性与压电材料特性、变幅杆结构、换能器装配、激振信号品质等诸多因素密切相关，因此，要研究换能器的动力学行为特性的影响因素及其规律，首要的就是需要
装备制造技术 2018年11期2018-02-18
- 两种低频换能器结构性能有限元研究∗
00）两种低频换能器结构性能有限元研究∗孙玉臣1，2王德石1孙显鹏2朱爱军2（1.海军工程大学 武汉 430033）（2.91183部队 青岛 266100）在简要介绍水声换能器基本性能参数的基础上，通过ANSYS有限元仿真，计算出钹式及凹筒式低频换能器的结构参数，并进行了性能对比，为相关研究领域提供参考。低频换能器；有限元；Cymbal；筒式换能器1 引言近年来，随着世界各国对海洋权益和资源开发的逐渐重视，水下声纳在国防军工、石油勘探、造船航运等领域的应
舰船电子工程 2017年11期2017-12-25
- 两种多谐振宽带纵振换能器设计
多谐振宽带纵振换能器设计胡负稷1, 2, 张喜顺3, 张文波1, 王明洲1, 2, 淦华东1, 2(1. 中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077; 2. 水下信息与控制重点实验室, 陕西 西安, 710077; 3. 海军装备研究院, 北京, 100161)纵振换能器以结构简单、性能稳定等优点被广泛应用于鱼雷自导、水声对抗等领域。为研究多谐振纵振换能器的宽带特性, 文中在设计制作一种双激励宽带纵振换能器的基础上, 设计制作了一种
水下无人系统学报 2017年5期2017-11-22
- 一款水声通信换能器研究
一款水声通信换能器研究童晖，张涛，张彬，王佳麟(中国科学院声学研究所东海研究站，上海201815)随着声呐技术的迅速发展，水声通信在海洋科学研究及海洋开发中发挥着非常重要的作用，水声通信换能器是水声通信设备中负责电声转换的重要部件。研究了一款带底座的溢流圆管换能器，通过有限元仿真计算了换能器发送电压响应和方向性等参数，优化了换能器中的陶瓷元件和底座的结构尺寸，制作并测量得到一款半空间指向性的水声通信换能器，换能器的工作频段为11～23kHz，带内起伏为3
声学技术 2017年4期2017-10-14
- 多激励宽带复合棒换能器设计
激励宽带复合棒换能器设计胡负稷1,2, 张文波1, 王明洲1,2(1. 中国船舶重工集团公司第705研究所, 陕西西安, 710077; 2. 水下信息与控制重点实验室, 陕西西安, 710077)多谐振宽带复合棒换能器因采取耦合多个振动模态的方式, 在拓宽频带方面取得了很好的效果而被广泛使用。为进一步适应水声信号技术的发展要求, 文中采用等效电路法和有限元分析法对前盖板弯曲振动的双激励源多谐振换能器性能进行了对比分析, 2种方法所得结论吻合较好。最后采用
水下无人系统学报 2016年6期2017-01-12
- 随钻声波传输中换能器声源功率匹配实验研究
随钻声波传输中换能器声源功率匹配实验研究陈 勇 尚海燕 秦 琼(西安石油大学井下测控研究所， 西安 710065)研究了随钻声波传输中压电换能器声源发射功率，提出了并联式压电换能器阵列双频匹配方式。实验结果表明，该方法能使压电换能器声源机械转换效率达到最大，在双频谐振点的发射功率达到200 W以上，满足随钻声波传输现场的功率输出要求，提高了声波的传输距离，为实现基于压电换能器阵列声源的声波长距离传输奠定了基础。并联式压电换能器阵列； 声源功率； 电感匹配；
重庆科技学院学报（自然科学版） 2016年5期2016-11-04
- 阵列声波偶极换能器的相位检测方法
·阵列声波偶极换能器的相位检测方法田文新，毋学平，郑波(中国石油测井有限公司华北事业部河北廊坊065007)多极子阵列声波偶极换能器具有严格的方向性。在更换偶极发射换能器总成时，需要对四个方向的换能器的相位进行检测，确定各个方向换能器相位是否正确。提供了偶极发射换能器的正确检测方法和维修实例。为仪修工程师更方便、快捷地维修阵列声波偶极换能器提供技术支持。偶极发射换能器；相位检测；示波器检测法0 引 言MPAL多极子阵列声波成像测井仪器的应用越来越广泛，随着
石油管材与仪器 2016年4期2016-09-18
- 一种矩形辐射面宽波束换能器的设计
形辐射面宽波束换能器的设计于祥龙1，赵荣荣2，唐少波1(1. 上海船舶电子设备研究所，上海 201108；2. 水声对抗技术重点实验室，上海 201108)设计了一种可以宽波束发射的矩形辐射面换能器。通过设计矩形辐射面，适当减小矩形辐射面短边的长度，从而达到了减小换能器的横向尺寸，且增大短边平行截面上的波束宽度的目的，再引入聚氨酯硬质泡沫障板技术改变换能器的辐射声场，进一步改善了换能器的方向性。有限元分析和试制换能器测试结果表明：设计制作的13 kHz工作
声学技术 2016年1期2016-09-07
- 1-3型压电复合材料壳式聚焦换能器的研究
合材料壳式聚焦换能器的研究王科鑫，何敏，郝琦，刘阳，曾德平(重庆医科大学 生物医学工程学院，省部共建超声医学工程国家重点实验室培育基地，超声医学工程重庆市重点实验室，重庆 400016)摘要：为解决压电陶瓷聚焦换能器阻抗高、带宽窄,电声转换效率低等问题，采用新型的1-3型压电复合材料作为聚焦超声换能器材料，设计并制作了一种新型的1-3压电复合材料壳式聚焦换能器。通过对新型换能器的频率特性，电声转换效率研究后和当前应用的PZT壳式聚焦换能器进行对比，证明了1
功能材料 2016年3期2016-05-25
- 三相压电换能器的设计和仿真
法 林三相压电换能器的设计和仿真西安邮电大学电子工程学院 周红琴 法 林本文设计了不同形状的PZT-5H压电材料柱组成三相压电换能器。对所设计换能器的电学特性和机械特性进行了仿真并跟物理设计预测结果相比较，仿真结果显示所设计的三相压电换能器的压电性能和物理设计是非常接近的，在共振模式下辐射的声波能量最大且机械位移最大。三相压电换能器模型设计是对单一换能器在机械特性和电学特性方面的一个改进，新设计的换能器特性优异，对无损评估和无损检测等方面是非常有用处的，应
电子世界 2016年23期2016-03-12
- 一维线形超声相控阵换能器辐射声场研究
点。由于检测时换能器的辐射声场直接影响检测效果，因此本文对一维线形阵列换能器辐射声场展开研究，分别建立了各种超声换能器在单层、多层传播介质中的声辐射模型，进而数值模拟了其声场，实现声场的可视化。图1 单源的矩阵换能器的声场模型1 换能器辐射声场模型1.1 单源矩形换能器的辐射声场模型亥姆霍兹—基尔霍夫积分定理是求取各种类型换能器的辐射声场的必备知识。该定理是将声波波动方程求取积分得到。设P点为换能器辐射区域中的一点，该点处的单源换能器声辐射场表达式为：其中
电子测试 2015年8期2015-05-15
- 四立柱压电换能器装配机研制*
0 引 言压电换能器是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动的部件。由螺母、反射罩、压电陶瓷片、铜片、绝缘套、螺栓、声头组成。具有压电效应和逆压电效应，是所有功率超声的核心部件［1］。压电换能器装配时，压电陶瓷与金属块接触良好与否，预紧力的大小，对谐振频率和阻抗的影响很大［2-3］。传统的装配方法是通过扳手或者扭矩扳手进行装配，这种装配方法导致压电换能器电声转换效率低、易发热、陶瓷片易破碎、压电换能器易松开、压电换能器和超声波发生器难以匹配等问题［4-6］
机电工程 2015年7期2015-03-02
- 在声波测井中消除直达波干扰的方法、系统及声波测井仪
波测井仪的发射换能器向接收换能器发射测井声波;通过接收换能器采集测井声波;通过在时间域和慢度域进行扫描求取测井声波的时间慢度相关系数，由此形成时间慢度相关系数谱;搜索时间慢度相关系数谱，通过峰值查找确定地层各个模式波的慢度; 根据慢度确定各个模式波首次到达接收换能器的时间; 加大测井声波中的直达波从发射换能器到达第一个接收换能器的第一慢度与直达波从接收换能器到达另一相邻接收换能器的第二慢度之间的差异，使得第一慢度明显区别于第二慢度，以便在进一步从时间慢度相
石油管材与仪器 2014年6期2014-04-05
- 测深仪换能器坞内工程质量管理剖析
083)测深仪换能器坞内工程质量管理剖析林育生，吴永明，许大为(902厂，上海 200083)测深仪换能器坞内工程是维修的关键过程，换能器一旦出现故障只能等舰船进坞方可修理或更换。通过对近几年来舰船测深仪换能器坞内工程修理中出现的故障进行调研分析，归纳出常见故障的发生原因，并针对坞内工程维修和管理工作中容易发生问题的环节，提出了加强换能器坞内工程维修质量管理的措施和建议，对坞内工程修理工作具有一定的指导意义。测深仪；换能器；坞内工程；维修；措施测深仪是舰船
中国修船 2014年2期2014-01-27
- 夹心式低频超声换能器设计
夹心式压电陶瓷换能器［1］，图1 所示该换能器主要由中央压电陶瓷片、前后金属盖板、预应力螺栓、金属电极片以及预应力螺栓绝缘套管等组成。图1 夹心式换能器结构示意图这种换能器应用非常广泛，文献［2］中利用该换能器的结构设计制作了非金属检测探头，并对混凝土进行了检测;文献［3］中在该型换能器前端安装一个变幅杆应用于超声加工领域。在夹心式换能器中，通过改变压电陶瓷材料的厚度和形状以及前后金属盖板的几何尺寸和形状，可以对换能器进行优化设计，来获得不同的工作频率和其
兵器装备工程学报 2012年7期2012-07-02
- 扇区水泥胶结成像测井仪换能器
胶结成像测井仪换能器陈国栋 宋滨滨 王建红(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 河北燕郊)压电换能器是扇区水泥胶结成像测井仪器CBMT(Cement Bond Mapping Tool)的核心部件,其性能优劣直接影响着仪器的测井效果。文章论述了压电换能器在扇区水泥胶结成像测井仪中的应用,介绍了压电换能器的工作原理,分析了其频率特性。总结了提高CBMT水泥胶结成像测井仪中极板换能器灵敏度的方法。极板;换能器;压电;谐振频率;电导0 引 言近年来,压电陶瓷
石油管材与仪器 2011年3期2011-01-05
- 压电单晶弯张换能器研究
150001)换能器的发展是与功能材料的发展密不可分的.大尺寸、高质量的弛豫铁电单晶铌镁酸铅－钛酸铅((1－x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3，PMNT)和铌锌酸铅-钛酸铅((1－x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3，PZNT)的生长成功是无机功能材料领域里的一项重要突破［1］.新型弛豫铁电单晶在准同型相界(morphotropic phase boundary，MPB)附近具有非常优异的压电性能，引起了国内外学者的广泛关
哈尔滨工程大学学报 2010年9期2010-03-23
- 功能材料及其应用于换能器技术的研究进展
材料及其应用于换能器技术的研究进展，包括声学换能器领域应用的功能材料发展状况及基于这些材料的换能器新设计，所提及的材料包括磁致伸缩材料、弛豫铁电材料、压电复合材料、压电聚合物材料及高温压电陶瓷材料等等，文章还概要介绍了一项应用于声学换能器领域的新技术——微机电(MEMS)技术及其换能器。
物理 2009年3期2009-05-21
- 超声技术的基石
林书玉摘要超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件，它是超声技术中的关键器件，其性能好坏直接关系到超声应用技术的效果和使用范围，由于超声技术的应用范围很广，且超声新技术层出不穷，因而与此对应的超声换能器的种类也很多，文章对不同应用背景下多种类型超声换能器的原理及设计进行了阐述，分析了不同类型超声换能器的性能参数及设计要求，简要总结了超声换能器的性能参数测试方法，并对超声换能器的发展趋势进行了一
物理 2009年3期2009-05-21