氣介式壓電超聲換能器的研制及檢測(cè).pdf

1、由于換能器材料聲阻抗與空氣聲阻抗嚴(yán)重失配，超聲波很難在空氣中傳播，限制了空氣超聲的應(yīng)用，因此超聲換能器是空氣超聲技術(shù)的研究重點(diǎn)。為了提高空氣中聲波的傳播效率，已有多種氣介式超聲換能器的研制方法。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，研制了一種模式轉(zhuǎn)換型氣介式壓電超聲換能器，試圖開(kāi)拓其在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用。主要做了七個(gè)方面的研究：
　　①了解了氣介式超聲換能器相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)了其基本結(jié)構(gòu),包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)兩部分。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即激勵(lì)源，為換能器提供

2、驅(qū)動(dòng)功率。振動(dòng)系統(tǒng)包括四部分：背襯、壓電陶瓷晶堆、指數(shù)型變幅桿和彎曲振動(dòng)圓盤(pán)。
　?、谠O(shè)計(jì)換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并調(diào)試，包括驅(qū)動(dòng)回路和反饋回路兩部分。驅(qū)動(dòng)部分負(fù)責(zé)激勵(lì)換能器發(fā)射超聲波；反饋回路采集換能器電壓電流信號(hào)，通過(guò)鎖相環(huán)自動(dòng)跟蹤換能器頻率。
　?、墼O(shè)計(jì)換能器振動(dòng)系統(tǒng)，為振動(dòng)系統(tǒng)各部分選擇合適的材料，利用各部分頻率方程計(jì)算其尺寸參數(shù)，使振動(dòng)系統(tǒng)各部分工作在同一諧振頻率下，則換能器處于最佳工作狀態(tài)。
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3、能器振動(dòng)系統(tǒng)連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)試信號(hào)源輸出頻率使換能器處于諧振狀態(tài)，可得換能器此時(shí)諧振頻率為33.3 KHz。
　　⑤檢測(cè)換能器，包括壓電陶瓷晶堆輸出信號(hào)、振動(dòng)系統(tǒng)輸出信號(hào)、節(jié)圓檢測(cè)和圓盤(pán)輻射聲壓檢測(cè)。結(jié)果表明，換能器各部分工作狀態(tài)良好。
　?、奘褂霉鈱W(xué)紋影法檢測(cè)換能器輻射聲場(chǎng)，可見(jiàn)彎曲振動(dòng)圓盤(pán)在驅(qū)動(dòng)功率下明顯增厚，未見(jiàn)明顯聲場(chǎng)，并對(duì)其原因做了分析。
　?、邚膶?shí)驗(yàn)角度加工了弧形輻射盤(pán)，對(duì)其諧振頻率和輻射聲壓做了檢測(cè)，并