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1、A4负载条件下功率换能器的特性研究图2。图1所示为换能器的导纳及其相角的频率特性,图2所示为换能器的导纳圆图。图中同时给出了换能器有关参数的测试值。在图2中,f0为换能器的机械共振频率,f1及f2为半功率点频率,Q为换能器的空载机械品质因数,Ym0为谐振时换能器的导纳,fr及fa为扭转换能器的共振及反共振频率,C为低频电容, tan??为换能器的介电损耗角正切。由上述实验结果, 还可以间接得出换能器其他的有关参数:有效机电耦合系数Keff=[1-(fr/fa)2]1/2=0.354,频带宽度??f=f2-f1=0.0923kHz,谐振阻抗Rm=
2、147.4??,动态电感L=0.254H,动态电容c=61pf。至此换能器的空载性能参数基本上完全确定。由上述结果可见,该扭转换能器的机械品质因数较高,性能较好。如果加上适当的变幅杆及工具,可望应用于超声焊接等功率超声应用技术中。图2 导纳圆的实验测试结果f0=40.4341kHz,f1=40.3905kHz,f2=40.4828kHzym0=6.78461ms,Q=438.071,fr=40.4316kHz,fa=43.2298kHzC=0.4786nF,tg??=0.0697,(at1kHz)4 结 论本文研究了夹心式扭转振动超声换能器的性
3、能,探讨了晶堆中扭转振动的传播速度。实际设计并制作了一个夹心式扭转振动超声换能器,给出了换能器有关性能参数的测试值。所得结果对于扭转振动超———————————————————————————————————————————————声换能器的研究有一定的参考价值。参考文献1 LINShuyu.Studyofthesandwichedpiezoelectricultrasonictorsionaltransducer.Ultrasonics,1994;32(6):461～465.图1 导纳频率特性曲线测试图A4 负载条件下功率换能器的特性研究颜忠
4、余 方启平 何北星 黄金兰 林仲茂(中国科学院声学研究所 北京?100080)?? 本文给出3种换能器系统在有、有一定输入功率负载条件下输入电阻抗、电声效率的频率特性,在某一工作频率处的功率特性,并与线性理论结果的趋势相一致,对大功率超声换能器的应用有一定指导意义。关键词: 大功率换能器 强声场 声辐射功率Thecharacteristicsofhighpowerultrasonictransducerunderloads??本工作得到国家自然科学青年基金资助YANZhongyu FANGQiping HEBeixing HUANGJinla
5、n LINZhongmao(InstituteofAcoustics,AcademiaSinica,Beijing?100080)———————————————————————————————————————————————Thecharacteristicsofhighpowerultrasonictransducerunderloadsandworkingsituationswerepredictedwellbycalcu-latedresultsofgenerallinearacoustictheory.Itbroughtsomeligh
6、ttotheapplicationsofhighpowerultrasonics.Keywords: Highpowerultrasonictransducer,highintensityultrasoundfields,acousticpower1 引 言有负载条件大功率状态下夹心换能器振动系统的性能在功率超声的实验研究和工业应用中具有重要重义。一些理论分析的结果由于受加工工艺影响和测量方法的限制不能很好地应用于实际中。文献[1、2]采用瓦特计法测量的一些结果反映了换能器大功率状态下一些特性。本文也以瓦特计法较系统地测量了对接换能器系统在电阻
7、值变化情况下以及变幅杆变比为4∶25、1∶1的换能器系统在水负载情况下输入电阻抗、电声效率的频率和功率特性,与线性理论的结果所预计的趋势基本一致。这些结果对功率超声设备中的声电匹配问题、功率超声实验研究和应用中的以电参量相对替代声参数的计量问题都有比较明确的指导意义。载增大,达到一定值不再增加,而有减小趋势,负载小时,效率随频率变化明显,峰值处的频率高于空载时共振频率,而向反共振频率靠近。图2所示的为效率-频率的实验曲线,测量的系统空载共振频率为19.72kHz,反共振频率为20.24kHz,实验中保持输入换能器的电功率在20W不变,图2反映的
8、趋势与图1一致。图3为保持激振频率在19.5kHz———————————————————————————————————————————————±0.
