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【24h】

たわみ振動板と反射板を用いた超音波空気ポンプ

机译:使用柔性隔膜和反射器的超声波气泵

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摘要

An ultrasonic air pump using a vibrator and a reflector was discussed. The ultrasonic air pump consists of the bending vibrator with the PZT element and the reflector paralleled to the vibrator with the small air gap. The intense sound pressure field can be generated in the air gap between the vibrator and the reflector by generating the bending vibration on the vibrator, and the air flow can be eventually induced along the air gap. In this report, a method for generating the large sound pressure in the air gap by corresponding the resonance frequencies of the vibrator and the air layer was investigated. The vibrator consists of a 20-mm-length and 30-mm-width aluminum plate and a rectangular PZT element, and the fundamental bending vibration was generated in the length direction of the vibrator. The acrylic plate was paralleled as the reflector with the small distance of 1 mm compared with the wavelength in air. By using the designed prototypes of the vibrator, the sound pressure distributions in the air gap were measured at each resonance frequency. It was found the larger sound pressure can be generated in the air gap with the larger correlation between the vibration mode of the vibrator and the sound pressure distribution. The maximum flow velocity of 0.23 m/s, which is 1.4 times larger than the previous design, could be obtained at the frequency of 26.2 kHz with the vibrator having the thickness of 2 mm. The relationship between the sound pressure distribution and the configuration of the reflector was also investigated, and the one-way air flow could be achieved with the vibrator having the asymmetric configuration in the length direction.%たわみ振動板と反射板を用いた超音波空気ポンプについて検討した.圧電素子を接着した振動板にたわみ振動を励振し,振動板に平行に反射板を設置すると,振動板と反射板間の空気層中に強い音圧を発生させることができ,結果的に空気の流れが生じる.本報告では振動板の共振周波数とモード形状を空気層音場のそれらと一致させることにより,空気層内により高い音圧を発生させる方法を提案した.振動板にPZT素子を接着した幅30mm,長さ20mmのアルミニウム板を用い,長さ方向に対し1次たわみ振動を励振した.反射板として,アクリル板を空気中の音波の波長より短い厚さ1mmの空気層を隔てて振動板と平行に設置した.設計に基づいた振動板を製作し,各音場モードの共振周波数で振動板を駆動したときの音圧分布を測定した.振動板の振動モードと空気層中の音場モードとの相関が大きいほど,空気層中に高い音圧が発生することがわかった.厚さ2mの振動板にその共振周波数26.2kHzで1次たわみ振動を励振した時,最も相関が大きい(3,1)モードの音場を励振すると,従来値と比べて約1.4倍大きい最大流速0.23m/sが得られた.また反射板形状が空気層音場や流れに与える影響についても検討した.反射板を長さ方向に対して非対称な形状とすることにより,一方向に空気流れを発生することができた.
机译:讨论了一种使用振动器和反射器的超声气泵。超声波气泵由带有PZT元件的弯曲振动器和与振动器平行且气隙较小的反射器组成。通过在振动器上产生弯曲振动,可以在振动器与反射器之间的气隙中产生强烈的声压场,并且最终可以沿着该气隙引起气流。在此报告中,研究了一种通过使振动器和空气层的共振频率相对应来在气隙中产生较大声压的方法。振动器由20mm长,30mm宽的铝板和矩形PZT元件组成,在振动器的长度方向上产生了基本的弯曲振动。与空气中的波长相比,丙烯酸板平行作为反射器,相距1mm的小距离。通过使用振动器的设计原型,在每个共振频率下测量气隙中的声压分布。发现在气隙中可以产生更大的声压,并且在振动器的振动模式和声压分布之间具有更大的相关性。使用厚度为2 mm的振动器,可以在26.2 kHz的频率下获得0.23 m / s的最大流速,这是先前设计的1.4倍。还研究了声压分布与反射镜结构之间的关系,并使用在长度方向上具有非对称结构的振动器可以实现单向气流。音波空気ポンプについて検讨した。した电素子を然后を振动板にたわみ振动を励振し,振动板に平行に反射板を设置すると,振动板と反射板间の空気层中に强い音圧を発生させることではき,结果的に空気の流れが生じる。本报告では振动板の共振周波数とモード形状を空気层音场のそれらと一致させることにより,空気层内により高い音圧を発生させる方法。振动板にPZT素子を随后した幅30mm,长さ20mmのアルミニウム板を用い,长さ方向に対し1次たわみ振动を励振した。反射板として,アクリル板を空気中の音波の波长より短い厚mm1mmの空気层を隔てて振动板と平行に设置した。设计に基づいた振动板を制作し,各音场モードの共振周波数で振动板を駆动したときの音圧分布を测定した。振动板の振动ードードと空気层中の音场モードとの相关が大きいほど,空気层中に高い音圧が発生することがわかった。さ2mの振动板にその共振周波数26.2kHzで1次たわみ振动また励振した时,最も相关が大きい(3,1)モードの音场を励振すると,従来値と比べて约1.4倍大きい最大尺寸0.23m / sが得られた。られた反射板形状が空気层音反射板を长さ方向に対して非対称な形状とすることにより,一方向に空気流れを発生することができた。

著录项

  • 来源
    《電子情報通信学会技術研究報告》 |2008年第73期|p.23-28|共6页
  • 作者单位

    東京工業大学精密工学研究所 〒226-8503 神奈川県横浜市緑区長津田町4259-R2-26;

    東京工業大学精密工学研究所 〒226-8503 神奈川県横浜市緑区長津田町4259-R2-26;

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    三洋電機株式会社 〒573-8534 大阪府枚方市走谷1丁目18番13号;

    三洋電機株式会社 〒573-8534 大阪府枚方市走谷1丁目18番13号;

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  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 jpn
  • 中图分类
  • 关键词

    空気ポンプ; 超音波; たわみ振動; 共振周波数; FEM;

    机译:气泵;超声波;弯曲振动;共振频率;有限元;
  • 入库时间 2022-08-18 00:37:22

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