径向夹心式压电陶瓷复合超声换能器的研究

项目名称： 径向夹心式压电陶瓷复合超声换能器的研究

项目编号： No.11374200

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 林书玉

作者单位： 陕西师范大学

项目金额： 92万元

中文摘要： 在功率超声以及水声技术领域，换能器的辐射功率及声波处理范围是两个重要的参数。本项目提出一种径向夹心式压电陶瓷复合超声换能器，目的在于实现换能器的二维大功率声辐射。该换能器是由径向极化的压电陶瓷圆管及金属圆管在径向复合而成。首先从理论上探讨此类换能器的解析设计理论。分别基于平面应力、平面应变以及耦合振动理论，推导薄圆环型、长圆管型以及粗短圆柱形径向夹心式压电陶瓷复合换能器的机电等效电路及共振频率方程。在此基础上探讨换能器的机电性能参数与其几何尺寸、振动模态及负载的依赖关系。其次，利用数值方法对换能器的径向振动模态、频率响应、位移分布以及辐射声场进行数值仿真，给出换能器的径向振动位移分布和辐射声场与其振动模态及负载阻抗之间的关系。最后，利用阻抗分析仪、激光测振仪及超声C扫描等测试系统对换能器的机电等效参数、振动位移及辐射声场进行实验研究，为此类换能器的优化设计提供理论及实验数据。

中文关键词： 径向振动；复合换能器；共振频率；等效电路；辐射声场

英文摘要： With the developemnt of high power ultrasonics and underwater sound technology, the requirement for more power and wide action range of the transducers is becoming more and more pressing. In this project, a new type of radially sandwiched piezoelectric ul

英文关键词： radial vibration；composite transducer；resonance frequency；equivalent circuit；radiation acoustic field