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题名雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器的设计
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作者
许龙
王威震
龚涛
李果
赵伦
周光平
梁召峰
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机构
中国计量大学理学院
深圳职业技术大学智能制造技术研究院
西安邮电大学西安市先进控制与信息处理重点实验室
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第8期287-293,302,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(12074354,12104369,12104324)。
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文摘
为了实现单个换能器的多方向超声辐射,提出了一种新型的雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器,它由正六棱柱形金属块、6组压电陶瓷晶堆和6个金属盖板组成。基于耦合振动理论和力电类比原理建立了换能器等效电路模型,推导了其共振与反共振频率方程。通过等效电路法、有限元法和试验研究了换能器的二维耦合振动特性。结果表明:当压电陶瓷晶堆越靠近正六棱柱形金属块时,换能器的有效机电偶合系数越高;随着换能器轴向尺寸的增加纵向耦合共振频率降低;在纵向耦合共振模式下,换能器的6个输出端均可输出一致的纵向位移振幅;等效电路法、有限元仿真和试验测试取得了较为一致的结果。该研究结果为该类换能器的工程应用提供了简明设计理论,研究成果有望应用于多维超声加工、多向超声辐射等领域。
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关键词
夹心式压电换能器
等效电路法
耦合振动
振动模态
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Keywords
sandwich piezoelectric transducer
equivalent circuit method
coupled vibration
vibration mode
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分类号
O327
[理学—一般力学与力学基础]
TB552
[理学—声学]
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