模式转换型径扭复合振动压电超声换能器研究

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1、Ｖ，—＇＾■．’ｙ＇．．ｎ．、．学校代码１０３４５研究类型基础研究祥Ｘ＇ｊ；．．ＶＩ＇＇ＺＨＥＪＩＡＮＧＮＯＲＭＡＬＵＮｆＶＥＲＳＩＴＹ硕壬学位论文题目：模式转换型径扭复合振动压电超声换能器研究．－：声学学科专业；级１２：２０１２２１０４７２年：２０学号：研究生：桂凤利指导教师刘世清：２０１５年日中图分类号：０４％论文提交肿间１月浙江师范大学硕±学位论文ｉＳｃ．Ｍ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｏｆＺｈｅａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙ模式转换型径扭复合振

2、动压电超声换能器硏究ｔｈｅ－ａＳｔｕｄｙｏｎｒａ过ｉａｌ１；ｏｒｓｉｏｎａｌＶｉｂｒｔｉｏｎＭｏｄｅｏｆＰａｔｅｒｎＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＴｙｐｅＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ硕±研究生；桂凤利ＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＧｕｉＦｅｎｇｌｉ导师；刘世清Ｔｕｔｏｒ：ＬｉｕＳｈｉｑｉｎｇ中国．金华．渐江师范大学ＺｈｅｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｉｎｈｕａＣｈｉｎａｊ，，二零一五年Ｈ月Ｍａｒｃｈ２０１５，模式转换型径扭复合振

3、动压电超声换能器硏究摘要随着工业的发展及科技的进步，工程上对换能器振动状态及振动种类的要求越来越多样化，特别是在超声旋转加工、切削、超声电机等领域，要求各种复合振动模式的换能器一。复合振动模式的压电超声换能器主要是由单振动模式转换賴合而来，主要有纵扭、纵弯、弯扭模式等。超声电机的定子实质上是一个复合振动模式的超声换能器，因其大扭矩、低噪声抗干扰性能好等优点而成为近年研究的热点。传统电磁式电机可被超声电机取代应用于需要抗电磁干扰、低噪声的精密仪器。超声电机的种类也随着各领域需求的不同而不断创新和优化。本文提出了一种模式转换型径扭复

4、合振动模式的压电超声换能器。通过推导理论、建立模型、实验分析的方法系统研究了扭复合振动模式的压电超声换能器的振动特性。主要研究内容如下：１．首先利用谐振叠加法对由纵向振动的压电超声换能器与径向振动的狭缝式环形聚能器组成的具有功率合成功能的纵－径賴合型超声振动系统进行探究。通过机电类比原理导出系统的等效电路图及共振频率方程，得到了狭缝式环形聚能器振幅放大系数及第１阶及第２阶谐振频率随内外半径比变化的关系曲线。结果表明，采用振幅放大系数较大的第２阶共振模式的聚能器与换能器组合可合一、。成较大的超声功率，理论与仿真实验结果致２．研究了等厚

5、度斜缝式压电超声换能器的振动梧性。分别讨论金属环形盖板的径向及扭转振动特性－－，通过引入径径稱合系数和径扭稱合系数，将径向振动与扭转振动等效阻抗串联賴合到压电陶瓷圆盘径向振动电路的化械端，得到换能器总体等效电路及共振频率方程。通过理论和仿真及实验的方法分析了换能器斜角及内外半径比与共振频率的关系。Ｉ３．对线性变厚度斜缝式压电超声换能器振动特性进行了分析研究。采用ＡＮＳＹＳ有限元仿真软件完成了模态分析、谐响应分析及瞬态分析研究。得到换０００能器的巧振频率、反共振频率、导纳频率曲线，仿真出斜角为３〇、４５、６〇的压电超声换能器边缘同一位

6、置节点在其共振频率下的楠圆运动轨迹，并与等厚度一位置处节点的楠圆运动轨迹进行了比较斜缝式换能器在其共振频率下同。４．实验测试几组不同斜角线性变厚度换能器样品的共振频率，通过给予压电陶瓷圆片Ｚ向极化，使得斜缝式换能器产生径扭复合模式的振动，并利用阻抗分析仪测得的共振频率与仿真结果基本一致。：超声换能器关键词；振动模式转换；等效电路；楠圆运动；ＡＮＳＹＳ有限元仿真ｎ－ＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＲＡＤＩＡＬＴＯＲＳＩＯＮＡＬＶＩＢＲＡＴＩＯＮＭＯＤＥＯＦＰＡＴＴＥＲＮＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮＴＹＰＥＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＵ

7、ＬＴＲＡＳＯＮＩＣＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍ＾ｔｏｆｉｎｄｕｓｔｉｙａｎｄｒｏｒｅｓｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｐｐｇｇｙ，ｑｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅｓｅｃｉａｌｌｙｉｎｒｏｔａｒ，ｐｙｍａｃｌｉｉｎｇ，ｃｕｔｔｉｎｇ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｏｔｏｒｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｏｄｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙ－－－ｌｏｎｉｔｕ