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新型宽带圆管换能器研究 被引量:6
1
作者 卢苇 蓝宇 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期23-28,共6页
提出了一种实现圆管换能器宽带指向性发射的方法.从压电陶瓷圆管模态激励方式和换能器宽带形成机理研究出发,应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究.利用Ansys软件建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特... 提出了一种实现圆管换能器宽带指向性发射的方法.从压电陶瓷圆管模态激励方式和换能器宽带形成机理研究出发,应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究.利用Ansys软件建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性.在此基础上,设计和制作了一个采用复合激励方式、利用压电圆管一阶呼吸模态和二阶偶极子模态的宽带指向性圆管换能器.结果表明:换能器工作带宽为15~30 kHz,发送电压响应起伏不超过±4dB,具有良好的心形指向性. 展开更多
关键词 圆管换能器 宽带 指向性 复合激励
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双压电圆管水听器性能研究
2
作者 程启航 师浩然 +2 位作者 欧阳哲 罗泷 陶玉春 《声学与电子工程》 2024年第4期24-28,共5页
压电圆管换能器广泛应用于各种水下阵列。为分析双压电圆管型水听器各参数对水听器灵敏度等性能的影响,文章通过理论分析、Ansys有限元仿真和样机实测,得出了圆管厚度、长度、外径等3个参数与水听器灵敏度间的关系,可为双压电圆管水听... 压电圆管换能器广泛应用于各种水下阵列。为分析双压电圆管型水听器各参数对水听器灵敏度等性能的影响,文章通过理论分析、Ansys有限元仿真和样机实测,得出了圆管厚度、长度、外径等3个参数与水听器灵敏度间的关系,可为双压电圆管水听器元件与结构设计提供思路。 展开更多
关键词 圆管换能器 有限元分析 灵敏度 径向极化
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短圆管换能器辐射阻抗 被引量:3
3
作者 梁家宁 莫喜平 +1 位作者 柴勇 刘永平 《应用声学》 CSCD 北大核心 2021年第2期303-307,共5页
辐射阻抗是换能器最重要的辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等。随着圆管换能器半径和高度的不断变化,想直接得到声场瑞利积分的解析解是十分困难的。该文通过建立经验公式模型来解决此问题... 辐射阻抗是换能器最重要的辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等。随着圆管换能器半径和高度的不断变化,想直接得到声场瑞利积分的解析解是十分困难的。该文通过建立经验公式模型来解决此问题。首先,通过有限元软件计算圆管换能器辐射阻抗的数值解。然后利用MATLAB工具进行曲线拟合。经过反复逼近拟合,建立圆管换能器辐射阻抗经验公式模型。与刚性扩展模型计算出的傅里叶级数解相比,经验公式模型在kr值从0.03~10范围内与有限元计算结果更为吻合,验证了经验公式计算辐射阻抗的准确性。同时,在圆管更低高径比情况下,经验公式模型仍可较准确地计算辐射阻抗。 展开更多
关键词 辐射阻抗 圆管换能器 曲线拟合 数学表达式
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换能器大功率下温升规律初探 被引量:2
4
作者 张明宇 王艳 +2 位作者 张睿 刘佳 李凡 《声学与电子工程》 2021年第3期30-32,48,共4页
为了研究圆管换能器在大功率、长时间工作时的温度极限影响问题,用有限元软件仿真计算了圆管换能器工作时的内部温度分布情况。实验中用两只圆管换能器进行连续波发射,同时监控换能器的工作温度与声源级,得到圆管换能器的温度变化曲线,... 为了研究圆管换能器在大功率、长时间工作时的温度极限影响问题,用有限元软件仿真计算了圆管换能器工作时的内部温度分布情况。实验中用两只圆管换能器进行连续波发射,同时监控换能器的工作温度与声源级,得到圆管换能器的温度变化曲线,并对换能器的温度变化原因进行分析。文章结论对圆管换能器的设计与应用具有一定参考意义。 展开更多
关键词 圆管换能器 大功率 长脉冲 声源级 温升研究
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压力载荷对声波测井圆管换能器影响有限元分析 被引量:2
5
作者 曹雪砷 王易敏 王申 《测井技术》 CAS CSCD 2015年第2期160-164,共5页
基于有限元方法数值分析压力载荷对声波测井圆管换能器的影响,研究不同压力条件下换能器频率响应、发射特性的变化。随着对换能器上下两底面施加压力的增加,换能器各振动模态谐振频率降低,当压力增大到一定数值某些振动模态消失,产生新... 基于有限元方法数值分析压力载荷对声波测井圆管换能器的影响,研究不同压力条件下换能器频率响应、发射特性的变化。随着对换能器上下两底面施加压力的增加,换能器各振动模态谐振频率降低,当压力增大到一定数值某些振动模态消失,产生新的振动模态。随着压力的增加,在空气中换能器谐振频率逐渐降低,在21.82kHz谐振点处的电导值上升,在16.01kHz谐振点的电导值先升高后降低并逐渐消失,在14.64kHz谐振点处的电导值降低并逐渐消失;在流体中换能器谐振频率降低,对应的电导值均降低。随着压力的增加,换能器在流体中的发射电压响应值在高频段会上升,在低频段会先略有上升后下降。数值模拟结果可以对正确制作、装配圆管换能器起到良好的指导作用。 展开更多
关键词 声波测井 圆管换能器 压力载荷 有限元分析
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压电管堆式宽带换能器 被引量:1
6
作者 尹义龙 莫喜平 +1 位作者 张运强 崔斌 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第6期990-997,共8页
研究了一种具有管状叠堆结构的圆管换能器,其敏感元件是由纵向极化压电陶瓷单元组成的薄壁管状压电叠堆,探讨利用管状叠堆纵向和径向振动耦合实现宽带发射。利用压电柱壳振动理论推导了管堆的频率方程,分析了换能器的纵向和径向模态的... 研究了一种具有管状叠堆结构的圆管换能器,其敏感元件是由纵向极化压电陶瓷单元组成的薄壁管状压电叠堆,探讨利用管状叠堆纵向和径向振动耦合实现宽带发射。利用压电柱壳振动理论推导了管堆的频率方程,分析了换能器的纵向和径向模态的振动耦合特性。在理论分析的基础上利用有限元方法对换能器的带宽和发射电压响应进行优化并研制换能器样机。测试结果表明,纵向极化的管状压电叠堆结构具有良好的发射电压响应和宽带特性,与理论及仿真结果相符。 展开更多
关键词 圆管换能器 宽带 压电叠堆 径长耦合振动
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超声圆管换能器中过盈配合的应力分析
7
作者 严伟 《声学与电子工程》 2010年第1期34-36,共3页
介绍一种利用过盈配合的连接形式装配而成的大功率圆管换能器,分别通过理论计算和有限元热应力分析对这种圆管换能器所受的预应力进行计算分析,分析数据表明两种计算结果吻合一致。同时,根据多次实践经验提出了此换能器在工程实现中需... 介绍一种利用过盈配合的连接形式装配而成的大功率圆管换能器,分别通过理论计算和有限元热应力分析对这种圆管换能器所受的预应力进行计算分析,分析数据表明两种计算结果吻合一致。同时,根据多次实践经验提出了此换能器在工程实现中需要完善的问题。 展开更多
关键词 过盈配合 圆管换能器 预应力计算 有限元热应力
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新型圆管换能器预应力分析
8
作者 严伟 《声学技术》 CSCD 2010年第2期236-239,共4页
大功率圆管换能器在清洗、除垢、萃取等领域中有着广泛的应用。分析了一种新型圆管换能器,通过热胀冷缩原理给换能器施加预应力,充分发挥压电陶瓷的机械性能,达到大功率辐射要求。通过有限元仿真软件ANSYS对换能器的预应力进行仿真分析... 大功率圆管换能器在清洗、除垢、萃取等领域中有着广泛的应用。分析了一种新型圆管换能器,通过热胀冷缩原理给换能器施加预应力,充分发挥压电陶瓷的机械性能,达到大功率辐射要求。通过有限元仿真软件ANSYS对换能器的预应力进行仿真分析,着重分析了金属管材料、管壁厚度以及温度差与热应力的关系,根据优化结果选择合适的材料、尺寸制作出换能器初样品,换能器测试结果一致性较好。 展开更多
关键词 圆管换能器 预应力 有限元(ANSYS) 热应力
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压电圆管换能器振动特性的薄壳理论分析 被引量:9
9
作者 周心一 黄建平 谢可夫 《应用声学》 CSCD 北大核心 2003年第4期11-15,共5页
本文运用弹性力学中的薄壳理论,分析了径向极化压电陶瓷圆管换能器的振动特性,并在此基础上推导出换能器等效电路的特性阻抗,为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明,本文的理论与以往常用的薄膜理论相比,不仅在物理模型的描述... 本文运用弹性力学中的薄壳理论,分析了径向极化压电陶瓷圆管换能器的振动特性,并在此基础上推导出换能器等效电路的特性阻抗,为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明,本文的理论与以往常用的薄膜理论相比,不仅在物理模型的描述上更为完整准确,在计算精度上也更接近实际。 展开更多
关键词 径向极化压电陶瓷圆管换能器 振动特性 薄壳理论 弹性力学 设计 声学换能器
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低频宽带大功率镶拼圆管换能器 被引量:7
10
作者 刘公侠 陈兴华 《应用声学》 CSCD 北大核心 2002年第6期32-35,共4页
本文介绍了在研制由镶拼圆管组成的低频、宽带、大功率换能器时,为展宽频带所采取的设计方案、制作和实验结果。
关键词 镶拼圆管换能器 水声仪器 电声性能 设计
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改善压电圆管换能器设计的振动特性分析 被引量:2
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作者 周心一 孙进才 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期218-222,共5页
运用弹性力学中的薄壳理论,分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性,并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性,为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明,本文的理论与以往常用的薄膜理论相比,不仅在物理概念上能给出更... 运用弹性力学中的薄壳理论,分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性,并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性,为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明,本文的理论与以往常用的薄膜理论相比,不仅在物理概念上能给出更恰当的解释,而且在计算精度上也更接近实际。 展开更多
关键词 声学换能器 压电圆管换能器 设计 振动特性
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20~40kHz压电圆管换能器设计及测试
12
作者 孙昕 蓝宇 《海洋技术》 北大核心 2014年第5期18-22,共5页
提出了一种水声测量领域常用的压电圆管换能器的设计,并应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究。利用有限元分析软件ANSYS建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性。在此基础上,设... 提出了一种水声测量领域常用的压电圆管换能器的设计,并应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究。利用有限元分析软件ANSYS建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性。在此基础上,设计和制作了一个宽带无指向性圆管换能器.结果表明:换能器工作带宽为20-40 kHz,发射电压响应最大值为142 dB,发送电压响应起伏不超过±5 dB,具有良好的水平无指向性的发射性能。 展开更多
关键词 压电圆管换能器 有限元法 宽带
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高频宽带圆管换能器研究
13
作者 张凯 蓝宇 卢苇 《声学技术》 CSCD 2010年第6期660-663,共4页
压电圆管换能器是水声领域中广泛应用的换能器之一,它一般采用压电圆管的径向振动模态。利用压电圆管的径向振动模态和高阶振动模态来实现圆管的宽带发射性能。采用有限元方法对圆管换能器进行了分析,利用ANSYS软件建立圆管换能器的有... 压电圆管换能器是水声领域中广泛应用的换能器之一,它一般采用压电圆管的径向振动模态。利用压电圆管的径向振动模态和高阶振动模态来实现圆管的宽带发射性能。采用有限元方法对圆管换能器进行了分析,利用ANSYS软件建立圆管换能器的有限元模型,并对其进行结构优化。最终所制作换能器的径向谐振频率为47.5kHz,其工作带宽为40~80kHz,发送电压响应起伏不超过±4dB,最大发送电压响应为150dB。研究结果表明:所采用的有限元法计算结果与测试结果吻合较好,换能器实现了高频、宽带、水平无指向性的发射性能。 展开更多
关键词 压电圆管换能器 有限元法 高频 宽带
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压电圆管换能器静态电容与测量温度相关性分析
14
作者 张存发 《声学与电子工程》 2014年第3期25-27,共3页
采用数理统计原理,通过对压电圆管换能器静态电容与测量温度的相关性的分析,导出两者间存在显著的正线性相关关系。并用解回归方程的方法精确地计算出不同测量温度时压电圆管换能器静态电容值的测量误差,为压电陶瓷元件的挑选和换能器... 采用数理统计原理,通过对压电圆管换能器静态电容与测量温度的相关性的分析,导出两者间存在显著的正线性相关关系。并用解回归方程的方法精确地计算出不同测量温度时压电圆管换能器静态电容值的测量误差,为压电陶瓷元件的挑选和换能器的设计提供参考。 展开更多
关键词 压电圆管换能器 静态电容 测量温度 相关性
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基于镶拼圆管换能器的两种波束形成方法对比
15
作者 王通 张争气 尚宇航 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第6期834-838,共5页
镶拼圆管换能器是一种有效的低频宽带换能器,其收发性能不受水深影响,广泛应用于可变深的声呐设备的目标探测。该文将基于最小方差无失真响应(MVDR)、二阶锥规划(SOCP)两种不同波束形成算法理论对镶拼圆管换能器的接收性能进行仿真分析... 镶拼圆管换能器是一种有效的低频宽带换能器,其收发性能不受水深影响,广泛应用于可变深的声呐设备的目标探测。该文将基于最小方差无失真响应(MVDR)、二阶锥规划(SOCP)两种不同波束形成算法理论对镶拼圆管换能器的接收性能进行仿真分析,比较两种方法用于镶拼圆管换能器时的优、缺点。根据不同的应用环境使用不同算法制作波束形成器,使镶拼圆管换能器生成相应的指向性图,从而增强换能器的使用效果。 展开更多
关键词 镶拼圆管换能器 接收性能 波束形成 最小方差无失真响应 二阶锥规划
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溢流式开缝圆管换能器声顺管研究
16
作者 胡万辉 王力 +1 位作者 辛凤歌 薛彬彬 《声学与电子工程》 2018年第2期41-44,49,共5页
介绍了一种用于提高溢流式开缝圆管换能器发射响应的声顺管,建立了声顺管模型并进行了仿真,对声顺管结构应力及压缩比进行了分析,同时制作了一种声顺管样品进行测试。结果表明,换能器在谐振频率660 Hz处发射电压响应级达到131 d B,在130... 介绍了一种用于提高溢流式开缝圆管换能器发射响应的声顺管,建立了声顺管模型并进行了仿真,对声顺管结构应力及压缩比进行了分析,同时制作了一种声顺管样品进行测试。结果表明,换能器在谐振频率660 Hz处发射电压响应级达到131 d B,在130~1 000 Hz都大于120 d B,总体与仿真结果接近,对声顺管的工程设计有指导意义。 展开更多
关键词 开缝圆管换能器 声顺管 模型仿真 制作工艺
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开缝式圆管压电超声换能器研究
17
作者 刘世清 陆志刚 +1 位作者 樊叶萍 李凤鸣 《浙江师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第4期396-401,共6页
为提高圆管超声换能器的声辐射效率,提出一种新型开缝式圆管型复合压电超声换能器并对其振动特性进行了研究.该换能器由全波长夹心式压电超声换能器与开有狭缝的金属圆管纵向复合而成.基于弯曲振动理论,推导了开缝圆管辐射器与圆形端盖... 为提高圆管超声换能器的声辐射效率,提出一种新型开缝式圆管型复合压电超声换能器并对其振动特性进行了研究.该换能器由全波长夹心式压电超声换能器与开有狭缝的金属圆管纵向复合而成.基于弯曲振动理论,推导了开缝圆管辐射器与圆形端盖的弯曲振动频率方程,并对开缝式圆管复合压电超声换能器的振幅特性进行了数值仿真分析.研究结果表明:开缝式圆管的弯曲共振频率随其半径和长度的增大而降低,随其管壁及端盖厚度的增大而升高;此外,通过开狭缝的方式可使圆管辐射器获得较高的弯曲位移振幅和较大的体积形变量,使其在超声波液体处理技术领域更具应用前景. 展开更多
关键词 开缝式圆管压电换能器 弯曲振动 共振频率 声辐射效率 有限元仿真
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