【摘 要】
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传统的超声振动系统一般由换能器—变幅杆—工具系统组成,一套超声振动系统只能加工、处理一个对象.为实现一端输入多端输出,本文提出多端均匀输出的纵振动方向变换体,利用变换体输入、输出各杆端面的自由边界条件,以及各杆连接处振动质元的位移、力与转角连续条件,推导出了设计振动变换体的频率方程,计算结果与有限元法基本吻合.本文提出的纵振动转换体,对于需要大面积超声处理的技术应用,在提高生产效率的同时,也能降低
【机 构】
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陕西师范大学 物理学与信息技术学院,陕西省超声重点实验室,陕西 西安 710119
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传统的超声振动系统一般由换能器—变幅杆—工具系统组成,一套超声振动系统只能加工、处理一个对象.为实现一端输入多端输出,本文提出多端均匀输出的纵振动方向变换体,利用变换体输入、输出各杆端面的自由边界条件,以及各杆连接处振动质元的位移、力与转角连续条件,推导出了设计振动变换体的频率方程,计算结果与有限元法基本吻合.本文提出的纵振动转换体,对于需要大面积超声处理的技术应用,在提高生产效率的同时,也能降低生产成本.
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目前复杂超声场的构建多利用超声相控阵技术,技术复杂、成本较高,本文基于超声悬浮原理,通过改变单轴式超声悬浮系统的反射和发射端的几何形状,利用时域有限差分法研究谐振腔内的声场分布,构建复杂声场,产生了镊子形声场,操作简单容易实现.理论研究结果表明,基于单轴式超声悬浮系统,通过改变发射反射面的形状,可以构建出比较复杂的声场形式,产生具有镊子形声场的超声悬浮系统,并简化超声相控阵的仪器复杂性.
本文基于提出的新型径向振动环状压电变压器,对压电变压器的机电特性进行了分析和优化设计.新型变压器由两个径向极化的压电圆环和一个金属圆环组成,通过分析新型压电变压器的机电等效电路,得到了压电变压器的共振频率,有效机电耦合系数和电压增益方程.分析了当压电变压器在不同负载情况下,压电变压器的尺寸对共振频率,反共振频率,有效机电耦合系数和电压增益的影响.最后用阻抗分析仪测试了压电变压器的共振频率和反共振频
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本文应用时域有限差分法研究了刚性界面附近粒子的声辐射力.建立了二维情况下水中刚性球形粒子在调制高斯脉冲的作用下声辐射力计算的仿真模型,在粒子位于界面附近时,分析了边界对粒子声辐射力的影响,并与水中刚性球形粒子在用完全匹配层吸收边界模拟的无限大区域中的声辐射力进行对比.仿真结果表明,低频时刚性球形粒子在刚性边界附近的声辐射力随ka的变化而变化,由于刚性边界的影响,刚性球形粒子所受的横向声辐射力有所增
本文从声波叠加原理出发,依据不相干波的叠加原理分析了矩形声场的分布,应用MATLAB软件分别对单频正弦信号和窄带信号激励下矩形槽内声场进行模拟和分析,结果表明:窄带信号下的声场的均匀性优于单频时的声场,且声场更均匀;同时验证了最佳带宽的存在,窄带信号在最佳带宽的信号激励下,能更好的改善声场的均匀性.
本文以水为工作介质,根据可压缩流体的Keller-Misksis模型和Bjerknes力的基本理论,利用气泡的动力学方程和气泡间次级Bjerknes 力的表达式,通过数值分析探讨了在声场作用下不同大小气泡间的相互作用力,以及气泡间距和声压幅值对气泡间相互作用力的影响.结果表明:半径相同的气泡在任意时刻相互作用力总表现为引力,而半径不同的气泡间的作用力随时间的变化引力和斥力交替出现.气泡间的作用力总
对径扭复合振动压电超声换能器进行了研究,该换能器由盘型压电陶瓷及环形金属盖板复合而成,其中,通过在环形盖板上沿周向均匀透开一定数量斜缝,实现了换能器径扭复合振动.依据机电类比原理,得到换能器的机电等效图及频率方程,并探讨了换能器一阶共振频率与缝斜角之间关系:换能器共振频率随着斜角增大而减小;理论分析与仿真及实验测试结果相一致.采用有限元仿真分析,得到换能器共振模态振型及质点振动的扭-径位移比,研究
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