压电换能器

摘要： 为了研究横向穿孔厚电极换能器的振动特性,利用有限元方法对穿孔位置、孔形、孔数和孔径等对换能器共振与反共振频率及其有效机电耦合系数的影响进行了研究,并对换能器穿孔前后轴向位移分布进行了对比分析.结果表明:换能器有效机电耦合系数随电极厚度的增加而减小;在换能器节面处、前盖板-压电陶瓷交界和前盖板中部不同位置穿孔,换能器共振频率及有效机电耦合系数皆随孔数、孔深和孔径的增加而降低;而节面处穿孔可使换能器获得较大的输出位移振幅;方孔对换能器共振频率的影响大于圆孔.该结果可为相关换能器的设计提供参考.

摘要： 为了研究圆柱形压电换能器测井声场特性,该文采用有限元ABAQUS中动力学隐式算法和动力显式算法相结合的方法,借由压电单元、声学接触单元及无限单元解决了压电耦合、流固耦合及截断返回(波)问题,建立了圆柱形压电换能器的声波测井有限元-无限元耦合分析模型,通过重启动分析方法,完成了对整个声波测井过程的仿真分析。结果表明,通过与有限差分法结合完全匹配层(PML)的算法对比,该文建立的声波测井有限元-无限元耦合分析模型在解决测井声场分析问题上具有较高的可靠性。在激励电压作用下,于井轴接收到的返回波的声压量级衰减严重,而测井环境中的流体介质密度、固体介质密度对于井轴接收到的返回波的声压量级衰减影响较小。

摘要： 通过利用集总参数等效模型分析了影响压电换能器动态参量的主要因素以及趋势。通过比较小信号测试结果与实际大功率激励后的表观特性,分析获知了换能器的动态参量与换能器在大功率激励下的积温率所存在着的相关性,即动态参量越高,其积温率越低,换能器整体温升越弱,并建立了一种快速、简便的评价换能器的方法。并通过研究也进一步了解到换能器本身的一些等效参数与静态电容之间的存在着一定的优势比值,并影响着换能器的动态参量。

摘要： 超声波轴承是一种适用于高转速、高精度的非接触轴承,具有广阔的应用前景。提出了一种双向支撑超声波轴承,对该轴承的悬浮特性进行了理论分析,得到了悬浮高度的影响因素。制作了双向支撑超声波悬浮轴承样机,并进行了最高转速和性能对比实验测试。实验结果表明:双向支撑超声波轴承具有良好的减摩性能,其最高转速可达到9364 r/min;轴系转速由2000 r/min减至200 r/min时,普通球轴承支撑所需时间为90 s,而双向支撑超声波轴承为280 s。

摘要： 针对螺栓组中松动螺栓定位的问题,基于自适应局部迭代滤波算法(ALIF)和多尺度样本熵(MSE),提出了一种新的特征提取方法,并用卷积神经网络(CNN)分类识别特征来实现对松动螺栓的有效定位。首先,将螺栓组在不同工况下的非线性响应信号进行自适应局部迭代滤波分解;然后,选取分解后部分有效的本征模态函数(IMF),并提取每一个IMF分量的多个尺度的样本熵形成二维特征矩阵;最后,将特征矩阵输入CNN,训练好的网络模型被用来实现对螺栓组中螺栓松动的定位。基于压电主动传感设计了实验装置,并选择混沌信号作为激励进行了实验研究。实验结果表明:该方法能够有效定位出螺栓组中松动的螺栓,并且相比于其他方法有着更高的准确性、更快的训练速度和更强的鲁棒性。

摘要： 介绍一种采用径向极化空气背衬压电薄球壳作为声敏感元件的球形换能器。首先,对其低频接收灵敏度和谐振频率等声学特性进行理论分析和有限元仿真;其次,根据分析和仿真结果,采用硫化工艺制作一只球形换能器;最后,对换能器的声学性能进行测试。结果表明,制作的球形换能器低频接收灵敏度为-203.7 dB,80 kHz以内起伏小于±2.5 dB;最大发送电压响应可达147.6 dB。该球形换能器可作为宽带接收水听器和全向发射声源使用。

摘要： 研究了振动发电系统的振幅放大系数估算方法。分析了E型振动发电系统中楔形剖面圆盘的径向振动,并进行换能器激励,得到较大的内、外侧质点的位移,获得了位移振幅放大系数。实验结果表明:该方法的位移估算效果较好,几乎不受噪声影响,应用该方法的振动发电系统输出功率波动更小。

摘要： 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在海洋学中应用广泛,是目前最主要的流速流量测量设备,其关键部件是压电换能器,用以发射和接收声学信号。该文结合ADCP仪器自身的发展,梳理了ADCP压电换能器及其阵列的研究进展,并对压电换能器及ADCP的校准方法进行简要概述。

摘要： 针对白内障超声乳化吸除术的需求,设计一款与传统超声乳化手柄中的40kHz纵向振动压电换能器相比,热安全更好,乳化更高效且最大振幅达到手术需要的超声换能器。压电换能器设计模态为29kHz一阶纵向振动,并验证该换能器的频率及振幅特性。使用有限元分析软件ANSYS17.0对该压电换能器进行模态仿真;使用多普勒激光测振仪对换能器样机从径向及轴向进行扫频与定频分析,将其结果与仿真数据及设计数据进行比较分析。样机实验表明:仿真分析得到压电换能器模态与设计非常接近,振动形态为一阶纵振,谐振频率28.63kHz与设计频率误差为2.17%;使用多普勒激光测振仪测得该换能器为纵向振动,谐振频率为29.46kHz,与设计频率误差为1.59%;在固定电压下得到该换能器频率-振幅关系,在固定频率下得到该换能器电压-振幅关系,验证该换能器最大振幅能够达到超声乳化手术需要,且振幅随电压稳定增大。本设计成功达到预期频率及振幅要求,仿真结果和实物测试充分验证了该设计的正确性。

摘要： 同步翻转和电荷提取(Synchronous Inversion and Charge Extraction,SICE)电路是低耦合压电系统中最为有效的接口电路之一。提出了一种自供电的同步翻转与电荷提取(Self-Powered Synchronous Inversion and Charge Extraction,SP-SICE)电路。所提出的接口电路使用一个正/负峰值检测模块,具有共享电感、自供电和无整流桥等特点。当压电元件电压达到正峰值时,翻转电压;当压电元件电压达到负峰值时,提取能量。LTspice仿真和实验结果都表明SP-SICE电路的有效性,并且其输出功率可以达到SECE电路最大输出功率的1.9倍。

摘要： 基于高分子聚合材料的压电换能器具有良好的振动特性和较低的机械损耗,可应用于航空航天工程、精密工程和生物医学工程等领域.然而,该类型的换能器由于高分子聚合材料的粘弹性,难以采用商业有限元软件分析其动力学特性.因此,本文引入Kelvin-Voigt模型表征高分子聚合材料的非线性本构关系,将换能器简化为一端固支的三段Euler梁,并通过力和位移的连续性条件,建立了系统纵向振动的动力学方程,利用模态变换及叠加的方法求解并得到了PBT,PPS和PEEK三种高聚物夹心式压电换能器的固有振型和固有频率,讨论了几何尺寸对系统纵振固有频率的影响,为基于高聚物材料的换能器设计和优化提供了参考依据.

摘要： 径向极化圆管形压电换能器广泛用于滤波器,传感器,变送器和执行器,以及无损检测,医疗诊断,水下信号和超声波马达.大尺寸有限长压电圆柱形换能器可以增加辐射区域,增大辐射范围.D.D.Ebenezer利用压电薄壳理论模型分析了径向极化压电圆管.W.Larbi研究了径向极化的压电壳体和多层压电空心圆柱体.在这些研究中,压电方程中的径向应力和应变被忽略.当压电换能器的壁厚不可忽略时,这些薄壳理论和薄膜理论不再适用.

摘要： 长距离大范围的检测和监测技术在现代工业中具有重要应用价值.全向型SH波换能器构成的相控阵系统能实现大型板壳结构的快速检测,但目前并无可用的SH波压电换能器.本文提出了一种基于厚度极化的压电圆环,采用周向电场加载的厚度剪切(d15)式全向型SH导波换能器.理论和实验结果均表明:该换能器能在较宽的频段内激励出单模态的SH0波,并且沿各个方向具有很好的均一性.该换能器有望改变板壳结构导波检测的现状.

摘要： 分析了压电换能器夹持电容在线测量原理,提出了一种新的并联谐振频率跟踪方法.讨论了不同状态下并联谐振频率的变化规律.采用嵌入式芯片PSoC5为主控制器,结合数字合成技术,使激励信号分辨率达到0.5Hz.驱动直流电源采用软开关技术实现电压可调功能.对换能器的电压进行检测并在此基础上实现扫频跟踪策略及自动解锁控制.在不同工作状态下的实验结果验证了设计方案的合理性.

摘要： 本文阐述了一种利用压电换能器进行无线能量传输的方法,既保证了密闭容器内外能量的传输,又可以避免对容器做物理穿透.搭建了三明治结构的能量传输实验系统,并对不同直径的压电换能器片对应的接收声压进行比较.为了减少界面反射,避免回波及多径传播损耗,系统中进一步加入了发送端和接收端阻抗匹配网络,并根据实际测试结果确定了最佳匹配参数.能量传输效率、能量传输增益的对比实验表明,压电陶瓷片传能结构可达到47％的能量传输效率,输出功率可达到15W以上.

摘要： 在芯片实验室(Lab-on-a-chip)中操控微尺度物体的应用越来越广泛,如细胞、微生物和微/纳米颗粒.由于微流体处在雷诺数较小的层流状态,要实现微粒操控和液体混合具有较大挑战.本文提出基于单微泡的共振系统,该系统通过压电换能器(Piezoelectric们nsducers,简记为PZT)的激励使得腔道内的微泡共振,形成微声流,借助超声二阶辐射力可实现对微粒的操控和细胞捕获.

摘要： 压电材料具有可以将电能与声波振动的机械能之间相互转换的能力.压电换能器元件通常制作成简单的形状,最常见的是圆片状,压电换能器工作时的振动方式由其尺寸、晶轴的相对关系以及外加电场方向决定,通过利用压电方程、本构关系以及几何变形关系等,可以得到其运动方程,并推导出换能器的表面位移特性.目前传统的压电接收换能器却很少能够考虑到对于负载端电压驱动能力的调控.这里,提出了一种可以大幅提高系统输出电压的压电接收换能器,该换能器的设计基于多同心圆环电极,形成多接收端结构,彼此之间串联连接,实现了对输出电压的可调可控.文中也对该结构下的挠度微分方程的求解、电学模型的建立以及输出电压和功率的推导进行了阐述.

摘要： 锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷具有较高的居里温度和优异的压电性能,是目前声学换能器和检测器件最常用的材料.在声波测井深部钻探测量方面,基于井下高温、超高温的环境需求,需要开发出耐温和压电性能更优异的新型压电材料来替代传统PZT压电陶瓷.目前已报道多种温度和压电性能优良的压电陶瓷材料.其中,偏铌酸铅(PN)压电陶瓷作为一种钨青铜结构的铁电体材料,与钙钛矿结构的PZT压电陶瓷相比,具有较高的居里温度、较低的介电常数以及突出的厚度方向机械耦合系数.PN陶瓷的振动模式主要表现为的厚度模式振动,且材料耐高温高压,因此,PN压电陶瓷有希望应用于高温环境下的井壁超声成像等领域.本文运用有限元方法对PN压电陶瓷进行谐响应和模态分析，得到PN压电陶瓷的导纳曲线，分析其振动模式，并仿真研究PN压电换能器的幅频响应，仿真结果与PZT陶瓷及换能器进行对比。

摘要： 本文从磁电耦合的角度,探讨磁场对压电/磁致伸缩复合振子的谐振频率、阻抗等参数的调控作用.实验发现,磁场对压电振子的谐振频率、反谐振频率及压电体阻抗的调控是线性的,最大谐振频率偏移可达4kHz;谐振频率下,最大磁调控阻抗可达130％.该研究为压电换能器的阻抗匹配问题提供新思路.

摘要： 本文介绍了超声辅助治疗仪的设计方法和实验研究,包括压电换能器的设计方法、变截面振动方程及其解、纵向复合式压电换能器的结构设计、级联式超声变幅杆的设计和换能器匹配电路设计及对改进超声辅助治疗仪的实验研究.并通过对超声振动系统的结构进行优化设计,使其变幅杆前端获得更大振幅.

摘要： 本发明提供一种压电式换能器和应用该换能器的压电式波浪能量收集装置，包括质量块、两组弹性元件、两个夹板A和两个夹板B，所述弹性元件是由至少三个弹性臂组成的弹簧片结构，且弹性臂一端交汇形成弹性元件的交叉端、另一端延伸形成弹性元件的自由端，每组弹性元件的交叉端安装在对应的夹板B上，两组弹性元件的自由端向同一侧的中心弯曲成笼形后分别通过对应的夹板A安装在质量块的上下两个端面，每个弹性臂的两侧表面均贴有压电片，弹性臂构成压电片的公共极，每个压电片的另一极与电能采集电路连接。本发明的换能器单体尺寸较小，既可以单独应用于小、微型海洋探测设备，也可以多个并联应用于大中型海洋探测设备。

摘要： 本发明提供一种压电式换能器和应用该换能器的压电式波浪能量收集装置，包括质量块、两组弹性元件、两个夹板A和两个夹板B，所述弹性元件是由至少三个弹性臂组成的弹簧片结构，且弹性臂一端交汇形成弹性元件的交叉端、另一端延伸形成弹性元件的自由端，每组弹性元件的交叉端安装在对应的夹板B上，两组弹性元件的自由端向同一侧的中心弯曲成笼形后分别通过对应的夹板A安装在质量块的上下两个端面，每个弹性臂的两侧表面均贴有压电片，弹性臂构成压电片的公共极，每个压电片的另一极与电能采集电路连接。本发明的换能器单体尺寸较小，既可以单独应用于小、微型海洋探测设备，也可以多个并联应用于大中型海洋探测设备。

摘要： 本发明涉及一种压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备。一种压电换能器，包括支撑结构以及设置于所述支撑结构上的压电振膜；所述压电振膜包括梁，所述梁在第一方向上的一端由所述支撑结构支撑，另一端为自由端；所述压电振膜包括依次层叠设置于所述支撑结构上的第一电极层以及压电材料层；其中，所述自由端的压电材料层的面积小于所述第一电极层的面积。上述压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备相对于传统压电换能器，在压电振膜形变时，弯曲应力更大，尤其是在压电换能器为压电电声换能器时，其讯杂比较高。

摘要： 本发明涉及一种压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备。一种压电换能器，包括支撑结构以及设置于所述支撑结构上的压电振膜；所述压电振膜包括至少两个相邻的膜片且相邻的两个膜片之间具有缝隙；所述膜片的固定边由所述支撑结构支撑，所述膜片未固定的部分为自由端；其中，对于相邻的两个膜片，沿其中一个膜片的固定边指向所述其中一个膜片的自由端的方向为第一方向，所述其中一个膜片的自由端在所述第一方向上的末端与另一个膜片的固定边的相邻侧边相对设置。上述压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备能够改善传统压电换能器膜片间缝隙扩大的现象，尤其是在压电换能器为压电电声换能器时有利于降低其低频灵敏度的损失。

摘要： 本发明提供一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置，包括储液罐，储液罐的外部套设有压电换能管，所述压电换能管套设于外套圆管的内部，外套圆管与高频交变电源的正向输出导线连接并接地，所述储液罐与高频交变电源的正向输出导线连接。所述管形径向压电换能器的储液罐的一端连接蒸发器的金属液管，另一端连接压缩机连接口，储液罐的径向伸缩振动沿着蒸发器的金属液管传递到翅片上，形成一种超声振动激励装置。本发明通过在现有风冷冰箱的蒸发器上安装一个径向振动、具有压电陶瓷圆管结构的压电换能器，形成一种超声激励装置，可以减少蒸发器表面的积霜，延长两次电加热化霜周期，从而具有增加换热效率、减少能耗的作用。

摘要： 本申请涉及一种压电换能器制作方法及压电换能器，首先在承载晶圆上制备底部声学反射层，再在压电晶圆上制备顶部声学反射层，然后将底部声学反射层远离承载晶圆的一侧与顶部声学反射层远离压电晶圆的一侧结合，最后减薄压电晶圆，形成压电换能器。承载晶圆起到承载作用，压电晶圆被减薄而形成的压电薄膜可以被激发声振动，顶部声学反射层和底部声学反射层可以限制声学振动，使得到的压电换能器能够在高频下工作，采用该方法制成的压电换能器具有特定的层叠组合和压电薄膜,可以激发和支持高性能的声学振动模式,具有较低的固有损耗，能够在保持单位面积的同时获得更高的单位面积电容,从而使制成的压电换能器工作性能佳。

摘要： 本发明涉及一种压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备。一种压电换能器，包括支撑结构以及设置于所述支撑结构上的压电振膜；所述压电振膜包括至少两个相邻的膜片且相邻的两个膜片之间具有缝隙；所述膜片的固定边由所述支撑结构支撑，所述膜片未固定的部分为自由端；其中，对于相邻的两个膜片，沿其中一个膜片的固定边指向所述其中一个膜片的自由端的方向为第一方向，所述其中一个膜片的自由端在所述第一方向上的末端与另一个膜片的固定边的相邻侧边相对设置。上述压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备能够改善传统压电换能器膜片间缝隙扩大的现象，尤其是在压电换能器为压电电声换能器时有利于降低其低频灵敏度的损失。

摘要： 本发明涉及一种压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备。一种压电换能器，包括支撑结构以及设置于所述支撑结构上的压电振膜；所述压电振膜包括梁，所述梁在第一方向上的一端由所述支撑结构支撑，另一端为自由端；所述压电振膜包括依次层叠设置于所述支撑结构上的第一电极层以及压电材料层；其中，所述自由端的压电材料层的面积小于所述第一电极层的面积。上述压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备相对于传统压电换能器，在压电振膜形变时，弯曲应力更大，尤其是在压电换能器为压电电声换能器时，其讯杂比较高。

摘要： 本公开的实施例涉及堆叠式压电换能器的制造方法以及压电换能器。压电换能器包括半导体本体，该半导体本体具有导电材料的底部电极。压电元件在底部电极上。底部电极和压电元件上的第一保护层具有第一开口以及第二开口，压电元件的一部分通过第一开口暴露，并且底部电极的一部分通过第二开口暴露。在第一保护层上以及在第一和第二开口内的导电层被图案化以形成：在第一开口处与压电元件电接触的顶部电极、与顶部电极电接触的第一偏置条带、以及在第二开口处与底部电极电接触的第二偏置条带。

摘要： 一种同体压电换能器治疗头和同体压电换能器，包括第一陶瓷盘和第二陶瓷盘，第一陶瓷盘的厚度小于第二陶瓷盘的厚度。第一陶瓷盘一面为第一正极化面，相对的另一面为第一负极化面。第二陶一面为第二正极化面，相对的另一面为第二负极化面，第一负极化面和第二正极化面相贴合。第一正极化面上固定第一电极线，第一负极化面和第二正极化面之间固定第二电极线，第二负极化面上固定第三电极线。第一陶瓷盘用于产生超声波，第二陶瓷盘用于产生冲击波，第一正极化面用于发射冲击波或超声波。设计的同体压电换能器能兼容冲击波和超声波，根据治疗需要在冲击波和超声波之间切换，不用专门更换对应波的设备，使得冲击波和超声波的切换操作更便捷、高效。