【摘要】：提出了一種新型高頻寬帶壓電復(fù)合材料圓環(huán)陣換能器,綜合采用了壓電復(fù)合材料和多模耦合振動來拓展換能器帶寬。通過ANSYS軟件對其進(jìn)行有限元建模仿真,得到了該換能器諧振頻率和帶寬隨壓電陶瓷圓環(huán)厚度、高度和平均半徑的變化規(guī)律,并根據(jù)仿真結(jié)果確定了換能器敏感元件最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。由最優(yōu)參數(shù)加工得到用于疊堆的兩個(gè)壓電復(fù)合材料圓環(huán),并將兩壓電復(fù)合材料圓環(huán)軸向疊堆,最終制作了雙圓環(huán)疊堆壓電復(fù)合材料水聲換能器。經(jīng)測試,該新型換能器形成了明顯的雙模耦合振動,其-3dB工作帶寬為320~410kHz,最大發(fā)送電壓響應(yīng)達(dá)147.8dB。研究結(jié)果表明,利用復(fù)合材料和多模耦合振動可以大幅度拓展高頻換能器的帶寬。
[Abstract]:A new type of high frequency broadband piezoelectric composite ring array transducer is presented in this paper. Piezoelectric composite material and multi-mode coupled vibration are used to expand the bandwidth of the transducer. The resonant frequency and bandwidth of the transducer varying with the thickness, height and average radius of piezoelectric ceramic rings are obtained by finite element modeling simulation with ANSYS software, and the results show that the resonant frequency and bandwidth of the transducer vary with the thickness, height and average radius of piezoelectric ceramic rings. According to the simulation results, the optimal design scheme of transducer sensor is determined. Two piezoelectric composite rings for stacking were obtained by processing the optimal parameters, and the two piezoelectric composite rings were stacked in axial direction. Finally, the hydroacoustic transducers of double-ring stacked piezoelectric composite materials were fabricated. The test results show that the double mode coupling vibration of the new transducer is formed. The working bandwidth of the new transducer is 320 kHz and the maximum transmission voltage response is 147.8 dB. The working bandwidth of the new transducer is 320 kHz and the maximum transmission voltage response is 147.8 dB. The results show that the bandwidth of high frequency transducers can be greatly expanded by using composite materials and multi-mode coupled vibration.
【作者單位】： 北京信息科技大學(xué)傳感器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61302015,61471047) 北京市教委創(chuàng)新能力提升計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(PXM2015_014224_0000280) 北京市屬高校青年拔尖人才培育計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(CIT&TCD201504053)
【分類號】：TB565.1

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本文編號：2430775