提高磁致伸縮換能器輻射板活塞振幅的方法研究.pdf

1、由磁致伸縮材料Terfenol-D研制成的超磁致伸縮換能器，具有大功率、寬頻帶、峰值尖銳、余震小等優(yōu)越性，已廣泛的應(yīng)用于水聲和工程探測領(lǐng)域，能夠很好的滿足低頻率、大功率的市場需求。本文將超聲磁致伸縮換能器，用作熱聲制冷機(jī)的聲源驅(qū)動裝置，擬解決熱聲制冷機(jī)在微型化過程中所遇到的聲源輻射板振幅小、頻率低、輸出聲壓值較小無法達(dá)到預(yù)想制冷效果等一系列的問題，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文將超聲磁致伸縮換能器作為熱聲制冷機(jī)的驅(qū)動元件，研究

2、分析超聲磁致伸縮換能器的聲源，即輻射板的受迫振動問題。主要對聲源輻射板的激勵源Terfenol-D棒的輸出特性、輻射板本身的振動特性、熱聲制冷諧振腔長度與所受雙側(cè)激勵（同相、反相）方式的匹配等因素展開研究，探索提高磁致伸縮換能器輻射板活塞振幅的方法，即提高熱聲制冷諧振腔內(nèi)駐波聲場聲壓幅值的方法。
　?。?）Terfenol-D棒輸出特性分析。應(yīng)用有限元軟件ATILA，研究分析主動材料Terfenol-D棒，在交變電流激勵下，振動輸

3、出特性。通過模態(tài)及諧響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)：Terfenol-D棒在出現(xiàn)軸向活塞振型時，隨著長徑比的增加振動頻率值逐漸降低，其端部輸出軸向位移幅值逐漸增加；預(yù)應(yīng)力一定時，磁棒端部輸出軸向位移幅值，隨著激勵電流的增加逐漸增加；激勵電流一定時，隨著預(yù)壓應(yīng)力的增加，磁棒端部輸出軸向位移幅值先上升后下降，當(dāng)預(yù)應(yīng)力繼續(xù)增加，達(dá)到一定數(shù)值時，磁棒處于夾持狀態(tài)。
　?。?）輻射板對磁致伸縮換能器輸出特性的影響。借助有限元軟件ANSYS WORKBENCH

4、、ATILA，研究分析輻射板本身屬性（材料、尺寸、端面形狀）對換能器輸出特性的影響及熱聲制冷諧振腔兩端面形狀組合情況對腔內(nèi)聲場分布的影響。經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)：硬鋁輻射板在活塞振型下，振動頻率值最高，輸出的軸向位移值最大；不同尺寸的圓形輻射板在活塞振型下（輻射板端部增加相同長度諧振腔體），隨著直徑與厚度比的增加，振動頻率值逐漸減小，輸出軸向位移幅值逐漸增加；不同端面形狀的輻射板在活塞振型下，凹球面輻射板的振動頻率值較高，輸出軸向位移幅值最大，