径向极化压电陶瓷长圆管复合超声换能器的径向振动

作     者：林书玉 王帅军 付志强 胡静 王成会 莫润阳 

作者机构：陕西师范大学应用声学研究所陕西省超声学重点实验室西安710062 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2013年第38卷第3期

页      面：354-363页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(10974127,11174192) 高校博士点基金(20110202110010)资助项目 

主　　题：压电陶瓷换能器 超声换能器 径向振动 圆管式 复合 极化 共振频率方程 机电等效电路 

摘      要：提出了一种圆管式径向复合压电陶瓷换能器,并对其径向振动特性进行了分析。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆管以及金属外圆管组成。利用解析法得出了金属圆管以及具有任意壁厚的径向极化压电陶瓷圆管径向振动的机电等效电路。基于金属圆管与压电圆管的机械边界条件,得出了换能器的六端机电等效电路。在此基础上得出了换能器共振及反共振频率方程的解析表达式,给出了换能器的共振及反共振频率与其几何尺寸之间的依赖关系。利用数值方法对换能器的径向振动特性进行了模拟及仿真,并与解析结果进行了比较。最后,设计并加工了一些径向复合管式压电陶瓷换能器,利用精密阻抗分析仪对其共振及反共振频率进行了实验测试。研究结果表明,利用解析理论得出的换能器共振及反共振频率与数值模拟结果以及实验测试结果符合很好。