径向极化压电圆管超声换能器的数值模拟

来源 :应用基础与工程科学学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hwh494
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应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对径向极化压电圆管超声换能器进行了有限元数值模拟.首先,对压电圆管的前三阶振动模态以及一阶谐振频率与圆管尺寸、激励电压的变化关系进行了模拟分析.然后,对径向极化压电圆管在无介质和介质分别为空气、水时的导纳曲线进行了模拟分析,并且模拟了压电圆管在空气和水中的超声场分布.仿真结果表明,压电圆管的一阶谐振频率与圆管尺寸存在特定的变化关系,与激励电压的大小无关;压电圆管在空气和水中的导纳曲线由于空气和水的特性阻抗不同而不同,空气对压电圆管的影响几乎可以忽略,而水对压电圆管的影响较大.最后,利用精密阻抗分析仪对所制作的径向极化压电圆管超声换能器的导纳曲线进行了测试,并与数值模拟结果进行对比.结果表明,实验测试结果和数值模拟结果基本吻合,验证了数值模拟的可靠性,可为径向极化压电圆管超声换能器的设计提供指导. The multi-physics coupling analysis software COMSOL Multiphysics was used to simulate the radial polarized piezoelectric circular tube ultrasonic transducer.Firstly, the first three modes of the piezoelectric circular tube and the first-order resonant frequency and the circular Tube size and excitation voltage.And then, the admittance curve of radial polarized piezoelectric circular tube in the absence of medium and medium are respectively air and water are simulated and analyzed, and the piezoelectric circle The results show that there is a specific relationship between the first-order resonance frequency of the piezoelectric tube and the tube size, and has no relation with the excitation voltage. The piezoelectric tube’s conductance in air and water The influence of air on the piezoelectric tube is almost negligible because of the difference of the characteristic impedance of air and water, while the influence of water on the piezoelectric tube is larger.Finally, using the precision impedance analyzer, The admittance curve of polarized piezoelectric circular tube ultrasonic transducer was tested and compared with the numerical simulation results.The results show that the experimental results agree well with the numerical simulation results, Resistance, the transducer may be radially poled piezoelectric tube is designed to provide ultrasound guidance.
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