矩形辐射体夹心式复频超声换能器研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第35卷第4期陕西师范大学学报(自然科学版)Vo1．35No．42007年12月JournalofShaanxiNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Dec．2007文章编号：16724291(2007)04004104矩形辐射体夹心式复频超声换能器研究鲜晓军，陈秀梅(陕西师范大学应用声学研究所，陕西西安710062)摘要：研究了一种具有多个共振频率的矩形辐射体夹心式复频超声换能器．换能器由圆柱形后盖板、压电陶瓷晶堆及矩形

2、六面体前盖板组合而成．根据表观弹性法和一维纵向振动理论，给出了此类复频超声换能器横向(，Y方向)及纵向(方向)共振频率方程．用有限元法对给定具体尺寸的此类换能器进行了模态和谐响应分析，得出了其频率输入导纳曲线．理论和数值计算分析表明，此类超声换能器具有多个共振频率，可在不同振动模态上工作，达到了利用同一尺寸超声换能器产生多个共振频率的目的．关键词：复频换能器；矩形辐射体；共振频率；模态分析；谐响应分析中图分类号：O426．1文献标识码：AStudyonthemultifrequencysandwichedul

3、trasonictransducerwithablock．1ikeradiatorXIANXiao．-jun．CHEN)(iu—mei(AppliedAcousticsInstitute，ShaanxiNormalUniversity，Xian710062，Shaanxi，China)Abstract：Analyzesanewkindofmultifrequencytransducerwithablock-likeradiator，whichconsistsofmetalcylinder．piezoelect

4、ricceramicpileandblock—likeradiator．Thefundamentalmodesofthecoupledvibrationofblock—likeradiatorareanalyzed，andthefrequencyequationofthefundamentalmodesinlatitudinaldirections(，directions)aregivenbyme．81"lsoftheapparentelasticitymethod．Meanwhile，basedontheo

5、ne-dimensionallongitudinalvibrationtheory，theresonancefrequencyequationinlongitudinaldirection(direction)ofthemultifrequencytransducerisderivedout．Besides，oneofthetransducerisdesigned，anditsmodelandharmonicresponseanalysisaredonebyfiniteelementmethod．Thethe

6、oreticalanalysisandfiniteelementanalysisshowthatthiskindofultrasonictransducerhasseveralresonancefrequencies，anditispossibleforthiskindoftransducerwithgivengeometricaldimensiontoproduceseveralresonancefrequencies．Keywords：multifrequencytransducer；block—like

7、radiator；resonancefrequency；modelanalysis；harmonicresponseanalysis随着超声技术的不断发展，超声在工业和日常于驻波场的形成，易造成清洗盲区，使清洗效果不均生活中的应用越来越广．不同的应用场合，对换能器匀．因此，要获得最佳的处理效果，需要具有多个共的振动特性将有不同的要求H．2j．如超声波清洗以振频率的超声换能器’4j．按照换能器的常规设计它独特的优势已广泛应用到许多高精度清洗领域，准则，不同共振频率的超声换能器具有不同的结构清洗效果与超声频率选择

8、直接相关．目前超声波清和几何尺寸，要设计不同共振频率的换能器，就必须洗设备大多采用单一频率工作方式，这对于结构复加工尺寸不同的换能器，因而费用较高【51．作者设杂的工件来说，想得到充分清洗将比较困难．同时由计了一种新型的具有多个共振频率的矩形辐射体夹收稿日期：200705—05基金项目：国家自然科学基金资助项目(10674090)作者简介：鲜晓军，男，硕士研究生，研究方向为超声工程维普资讯http: