热超声封装高频换能器的动力学优化设计

摘要

为提高热超声封装效率、降低封装温度,研究了高频超声换能器的动力学优化设计.基于一维振动和波动理论,建立了换能器的解析模型,得到了压电振子、指数形聚能器和劈刀的波动方程.借助有限元分析软件ANSYS参数化建模,分别对压电振子和聚能器进行优化设计.考虑材料、形状和尺寸对其振动特性的影响,得到了换能器最优模型.通过阻抗分析仪和多普勒激光测振仪对换能器进行电谐振和机械谐振测试.实验结果表明,该换能器在其工作频率附近不存在非纵振模态和其它寄生的振动形式,从而方便了超声信号发生器设计.