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《20MHz超声聚焦换能器的设计及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、研究论文（Articles）20MHz超声聚焦换能器的设计及其应用1，232连红运，齐峥，王书双1.河南职业技术学院机械电子工程系，郑州4500462.清华大学机械工程系，北京1000843.郑州市联通公司运行维护部，郑州450000摘要为提高工业超声显微镜的成像分辨率，需要用高灵敏度的超声聚焦换能器。本文对研制的聚焦换能器的等效电路进行了理论分析，利用Matlab软件，数值模拟了聚焦换能器沿轴线方向辐射的脉冲聚焦声场，讨论了聚焦换能器的脉冲声场特性。采用特殊工艺研制压电晶片，用环氧树脂和钨粉的混合物作背衬，由此研制的主频为20MHz宽带窄脉冲有源自聚焦换能器，
2、在实际检测中回波仅有一个波形，缺陷的成像分辨率达0.4mm。关键词超声显微镜；聚焦换能器；聚焦声场；压电晶片；成像分辨率中图分类号TP15+7文献标识码A文章编号1000-7857（2009）02-0066-04DesignandApplicationsof20MHzsoundfields;piezoelectricchip;imageresolutionUltrasonicFocusedTransducer1,2320引言LIANHongyun,QIZheng,WANGShushuang超声换能器具有发射/接收超声波信息的功能，是进行能量转换的器件[1-3]。
3、由于检测对象为层状非均匀介质复合材1.DepartmentofMechanical&ElectronicEngineering,HenanTechnicalCollege,Zhengzhou450046,China料，对超声波的衰减较大，因此，要求超声波具有较强的穿透2.DepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,性；此外，多层散射使得超声波在穿过试件时产生多种回波，Beijing100084,China需要用高灵敏度检测用换能器才能把缺陷与噪声（非缺陷回3.DepartmentofOperation
4、&Maintenance,ZhengzhouCity波）区分开来；对小缺陷的检测需要高分辨力，高分辨力意味Unicom,Zhengzhou450000,China着使用高频率的波，而频率越高，超声波在复合材料中的衰减越严重，普通商用换能器无法完成检测。只有使用窄脉冲、高灵敏度和高分辨力的换能器才能使超声波穿透复合材料，AbstractHighsensitivitytransducersareessentialinimproving从而了解缺陷和组织的细微状态，完成其内部结构的评价。theimageresolutionofindustrialultrasonicm
5、icroscopes.The本文针对作者所设计的工业超声显微镜成像系统，研制equivalentcircuitsoftheultrasonicfocusedtransducerareanalysed了主频为20HMz水浸式有源自聚焦发/收超声换能器。byMason'sequivalentcircuit,thepulsefocusedsoundfieldsaresimulatedwithMatlabinthedirectionofthefocusedtransduceraxis，andtheresultsarecomparedwiththesoundfieldso
6、fcircleflat1压电换能器的等效电路换能器的设计采用Mason等效电路法[1-5]。Mason等效电transducer.Thetransducingpiezoidisdevelopedwithspecialtechnologies,andwiththemixtureofepoxideandtungstenpowder路通过傅里叶变换，可计算在脉冲电声作用下脉冲声波入射时的输出电压[6-7]。超声换能器的典型结构如图1所示，其作forbacking,theultrasonictransducersenjoygoodqualitiesofnarrowpul
7、se,highersensitivity,higherresolution,amongothers.In为发射时的Mason等效电路如图2所示。applications,thereturningwaveofbroadbandnarrowpulsefocused图2中，Zia=ρiviStanh(k′ili/2)，Zib=ρiviS/sinh(k′ili)（其中transducer(withcenterfrequencyof20MHz)ismerelyofonei＝2，3，4），Z1=ρ1v1S，Z5=ρ5v5S，S为晶片的有效辐射面积，ρi、vi、liwavef
8、ormandtheima
