低頻探頭分類匯總.docx

低頻探頭分類匯總1kHz到100kHz的低頻探頭，常用的主要有夾心式壓電陶瓷換能器、彎曲振動式換能器和復(fù)合彎曲振動換能器等。1、夾心式換能器1.1結(jié)構(gòu)如圖所示，夾心式功率超聲壓電陶瓷換能器主要由壓電陶瓷片、前后金屬蓋板、預(yù)應(yīng)力螺栓、金屬電極片以及預(yù)應(yīng)力螺栓絕緣套管等組成。1.2優(yōu)缺點(diǎn)夾心式壓電陶瓷換能器，其主要特點(diǎn)包括：(1)既利用了壓電陶瓷振子的縱向效應(yīng)，又得到了較低的共振頻率。(2)通過采用前后金屬塊以及預(yù)應(yīng)力螺栓給壓電陶瓷圓片施加預(yù)應(yīng)力，使壓電陶瓷圓片在強(qiáng)烈的振動時(shí)始終處于壓縮狀態(tài)從而可以避免壓電陶瓷片的破裂，達(dá)到了提高功率容量及改變頻率的目的。(3)由于使用了金屬前后蓋板，換能器的導(dǎo)熱性能得到很大的改善。只要金屬材料與壓電陶瓷材料的厚度以及橫向尺寸選擇得當(dāng)。壓電陶瓷材料彈性常數(shù)的溫度系數(shù)可以由金屬材料彈性的溫度系數(shù)加以補(bǔ)償，因此夾心式壓電陶瓷換能器的頻率溫度系數(shù)可以做得很小，其溫度的穩(wěn)定性也較好。(4)在夾心式壓電陶瓷換能器中，通過改變壓電陶瓷材料的厚度、形狀及前后金屬蓋板的幾何尺寸和形狀，可以對換能器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。便于獲得不同的工作頻率和其他一些性能參數(shù)。以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和應(yīng)用場合1.3個(gè)人小結(jié)夾心式換能器的結(jié)構(gòu)就是用兩個(gè)金屬板把壓電片夾在中間，利用壓電片的縱向振動制成，諧振頻率主要受壓電片和金屬板厚度調(diào)節(jié)。需要注意壓電片的尺寸，避免徑向振動之類的模式干擾。特點(diǎn)包括縱向振動，頻率低；添加預(yù)應(yīng)力螺栓，功率大；前后使用金屬蓋板，導(dǎo)熱好；便于優(yōu)化設(shè)計(jì)，適應(yīng)廣2、彎曲振動式換能器2.1結(jié)構(gòu)共找了4種彎曲振動式壓電陶瓷換能器的結(jié)構(gòu)。（1）如圖所示，用徑向振動的壓電陶瓷片激勵一個(gè)（邊界自由的）薄圓板做彎曲振動。（2）雙迭片彎曲壓電陶瓷換能器，如圖所示，雙迭片是指將兩片厚度相同、極化方向相同的圓形壓電陶瓷片粘在一起，電路并聯(lián)接入。利用環(huán)氧樹脂以及適量固化劑將壓電陶瓷振子貼裝在加工好的金屬外殼內(nèi)壁適當(dāng)位置，放置好背波吸收材料，加上封裝蓋，焊接引出電極。（3）夾心式彎曲振動壓電陶瓷換能器，如圖所示，整體是夾心式壓電陶瓷換能器的結(jié)構(gòu)，中間的壓電陶瓷圓片部分由四個(gè)軸向極化的壓電陶瓷半圓片組成，四個(gè)壓電陶瓷半圓片極化方向相反，外加電信號激勵時(shí)產(chǎn)生彎曲力矩，激發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲振動（4）某種新型彎曲振動換能器，如圖所示，換能器中間部分為內(nèi)部含有圓柱形空腔的圓盤狀金屬，上下表面貼兩塊等半徑等厚度的壓電陶瓷圓盤2.2優(yōu)缺點(diǎn)（1）諧振阻抗低，易于匹配外界電路，易于施加阻尼，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定（2）頻率低，功率大，尺寸小 3、復(fù)合彎曲振動換能器3.1結(jié)構(gòu)如圖所示，將壓電片振動與薄圓板或細(xì)棒彎曲振動復(fù)合。壓電片使用夾心式換能器的縱向振動，（或者雙迭片的彎曲振動，陶瓷片通過高彈性膠與背襯粘接，金屬片為近似自由邊界狀態(tài)）。3.2優(yōu)缺點(diǎn)（1）利用振動模式的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生大功率彎曲振動（2）換能器尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量轉(zhuǎn)換效率較低4、參考資料1 林書玉. 夾心式功率超聲壓電陶瓷換能器的工程設(shè)計(jì)J. 聲學(xué)技術(shù), 2006, 25(2):160-164.2 林書玉. 彎曲振動氣介式超聲換能器的振動特性及 輻射聲場研究J. 聲學(xué)與電子工程, 2004(3):1-7.3 胡曉兵, 李龍土, 任飛, 等. 雙迭片彎曲壓電陶瓷換能器及振動模態(tài)分析測量J. 功能材料, 2002(6):661-663.4 林書玉. 彎曲振動壓電陶瓷換能器J. 壓電與聲光, 1994, 16(5):27-30,40.5 蘆葦, 藍(lán)宇, 王志元, 等. 新型彎曲振動換能器的有限元設(shè)計(jì)C. 中