加压力矩对洁牙机换能器性能影响的研究.doc

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1、加压力矩对洁牙机换能器性能影响的研究摘要：利用等效电路法对洁分机换能器进行了研究，使用专用测试仪器测试洁牙机换能器在IN.m到8N.m等8个拧紧力矩下的谐振频率附近的导纳圆图，发现了洁牙机换能器参数在不同的加压力短下的变化规律。关键词：洁才机换能器压电换能器加压力矩等效电路导纳圆1.序言洁牙机换能器是超声洁牙机的关键部件，其性能直接影响洁牙机性能，在研究测试中发现，对洁牙机换能器的施加不同力矩时，洁牙机换能器的性能有很大的影响。本文采用导纳圆方法对洁牙机换能器进行研究，找出其合理的加压力矩。2.洁牙机换能器洁牙机换能器利用压电陶瓷的逆压电效应

2、，将超声波发生器产生的超声电能转换成超声振动的机械能，并通过变幅杆进行振幅放大后传输到工作尖上，利用超声波在水里产生“超声空化”[1]以及工作尖纵向振动达到去除才斑、粉碎分结石的目的。洁牙机换能器主要包括：超声发生器、后盖板、压电陶瓷、电极片、变幅杆和工作尖等组成。由超声波发生器产生一定频率的交流电压信号,施加到压电陶瓷片上，利用压电陶瓷片的逆压电效应，转换为沿轴向机械振动，机械振动经过变幅杆放大作用后，在工作尖末端，转换为振动幅度达到20微米至40微米机械振动。3•等效电路法等效电路方法利用力学、电学以及声学现象存在的规律及微分方程数学表述

3、上的相似性，将力学与声学系统转化为直观的电路系统，是研究多物理场系统的一种有效方法。[2]通常压电换能系统都有若干振动模式，每种模式对应各口的谐振频率。若离某一谐振频率很远的频带上其它谐振的影响较小，则在力一电压模拟系统中，任意振动模式的压电换能系统在此谐振频率附近的集总参量可表示为如图2所示的等效电路图[3]由图2可以看出，等效电路是由并联支路和串联支路组成，在并联支路中，R0为反映压电换能系统介电损耗的等效电阻，其值通常很大，C0为受夹持压电振子（没有压电应变量）的两级间等效电容，其大小与换能系统的介电常数£和压电陶瓷片的长、宽、厚有关。

4、动态电感I」、动态电容C1和动态电阻R1串联组成动态支路。在图2中，设Y表示换能系统等效电路的总导纳，Y0和Y1分别为静态导纳和动态导纳，则等效电路的总导纳Y为：其屮：Y0和Y1分别表示换能系统的并联电路的导纳和串联电路的导纳。G和B分别表示换能系统的总电导和总电纳。G1和B1分别表示串联电路的电导和电纳。消去式中的3得：在谐振频率附近，换能系统的导纳随频率变化的轨迹是一个圆，圆心位于，半径为1/C2R1),可得到如图3所示的导纳圆，利用导纳圆图,可以求出压电换能器的等效电路和其他一些重要的参数，从利用导纳圆计算等效电路各特征参数，得到换能系

5、统动态特性紧密相关的主要参数如：静态电阻、静态电容、动态电阻、动态电感、机械品质因数Qm和有效机电耦合系数Keff等4.实验测量原理和结果以28kHz洁牙机换能器为分析对象。将后盖板固定在专用夹具上，用扭矩扳手从1N』增加到8N.m逐渐拧紧变幅杆，每增加1N」后，分别专用仪器测试。数据详见表14.1静态电容CO与加压力矩T之间的关系随着加压力短的增大，动态电容先增大，当加压力矩为6N.m时达到最大值1.282nF,然后逐渐减小。4.2动态电阻R1与加压力矩Z间的关系