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金属压电陶交瓷双层复合弯曲振动换能器的研究

作　者: 常启海
导　师: 林书玉
学　校: 陕西师范大学
专　业: 声学
关键词: 金属－压电陶瓷双层复合空气换能器指向性近场等效电路：辐射阻抗
分类号: TB552
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 217次
引　用: 1次
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内容摘要

长期以来气介式换能器的研究进展相对比较缓慢。由于换能器与空气的特性阻抗相差很大，两者阻抗很难匹配，使空气换能器的辐射效率很低，严重限制了空气换能器的应用。目前，人们采用匹配的方法有两种：一种是采用半波长的匹配层提高空气换能器的辐射效率；另一种是采用弯曲振动形式，达到阻抗匹配以提高效率。“金属－压电陶瓷双层复合弯曲空气换能器”是在压电送话，受话器的基础上发展起来的。此类换能器结构简单、易于密封。同时由于电阻抗、机械阻抗低，易于和电路、介质匹配，施加阻尼易于扩展频带，性能也相对稳定可靠。而与之有关的研究文献只讨论了基频。本文应用变分法，系统地从理论上研究此种换能器，并为其设计提供了理论依据。（1）利用变分法推出一、二阶振动模式的频率方程，机电耦合系数Keff，以及它们和形状参数的关系，并用实验进行了验证。（2）推导出了此类换能器的远场指向性和近场声压的表达式。用计算机模拟了不同边界条件下指向性图和近场声压变化图，与相对应的活塞式指向性图及近场声压图相比较，结论与理论相符。（3）应用能量法推导出了不同边界条件下薄圆板的动能在，再由薄圆板的动能可以求出等效质量的表达式，最终由等效质量可得出等效弹性的表达式。并推导了复合弯曲空气换能器的静态电容、机电转换系数。（4）推出了此类换能器的辐射阻抗。用计算机绘出了辐射阻和辐射抗与形状参数的关系曲线，并与同参数的活塞换能器的辐射阻相比较，结论与理论相符。

全文目录

  3
  3-4
  4-5
  5-7
第一章引言  7-19
  1.1 气介式换能器的研究现状  7-8
  1.2 空气超声换能器的分类  8-13
  1.3 空气换能器的应用  13-17
  1.4 本文目的  17-19
第二章薄板的弯曲振动理论  19-25
  2.1 基本概念与基本假定  19-20
  2.2 虚功原理  20-21
  2.3 哈密顿原理  21-22
  2.4 里茨法和瑞利商数  22-24
  2.5 板的瑞利－里茨法  24-25
第三章复合板的理论计算  25-31
  3.1 复合板的最大动能和最大势能  25-29
  3.2 复合板的运动方程和解  29-31
第四章金属-压电陶瓷双层复合弯曲振动空气换能器的研究  31-60
  4.1 复合板的频率方程及机电耦合系数Keff  31-37
  4.2 辐射声压的计算  37-45
  4.3 复合板的近场  45-49
  4.4 复合板的集中参数等效电路  49-53
  4.5 复合板的辐射阻抗  53-60
第五章结论  60-61
致谢  61-62
  62-64

金属压电陶交瓷双层复合弯曲振动换能器的研究

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