研究了一种新型扭转压电陶瓷超声换能器。基于机电类比原理,对切向极化的压电陶瓷薄圆环振子的扭转振动特性进行了研究,建立了其机电类比等效电路模型,从等效电路得出了环形振子的扭转振动频率方程的解析式及共振频率的计算公式。在此基础上,分析了换能器的共振与其几何尺寸间的关系;并利用有限元方法对压电陶瓷薄圆环扭转振动模态进行了分析。结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径比增大时,共振频率随之增大。
对夹心式纵弯复合压电陶瓷超声换能器进行了理论及实验研究,该换能器由金属细棒及纵向极化的压电陶瓷圆环组成。得出了换能器中纵向振动和弯曲振动的共振频率方程。通过修正金属细棒的长度和横截面积,实现了换能器中纵向振动与弯曲振动的同频共振。实验结果表明,换能器的测试频率与计算频率基本符合,而且换能器的纵向频率和弯曲振动频率也吻合。
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