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雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器的设计

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振动与冲击 2024年第8期43卷 287-293,302页

作者：许龙王威震龚涛李果赵伦周光平梁召峰中国计量大学理学院杭州310018 深圳职业技术大学智能制造技术研究院广东深圳518055 西安邮电大学西安市先进控制与信息处理重点实验室西安710121

为了实现单个换能器的多方向超声辐射,提出了一种新型的雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器,它由正六棱柱形金属块、6组压电陶瓷晶堆和6个金属盖板组成。基于耦合振动理论和力电类比原理建立了换能器等效电路模型,推导了其共振与... 详细信息

为了实现单个换能器的多方向超声辐射,提出了一种新型的雪花形二维耦合振动夹心式压电超声换能器,它由正六棱柱形金属块、6组压电陶瓷晶堆和6个金属盖板组成。基于耦合振动理论和力电类比原理建立了换能器等效电路模型,推导了其共振与反共振频率方程。通过等效电路法、有限元法和试验研究了换能器的二维耦合振动特性。结果表明:当压电陶瓷晶堆越靠近正六棱柱形金属块时,换能器的有效机电偶合系数越高;随着换能器轴向尺寸的增加纵向耦合共振频率降低;在纵向耦合共振模式下,换能器的6个输出端均可输出一致的纵向位移振幅;等效电路法、有限元仿真和试验测试取得了较为一致的结果。该研究结果为该类换能器的工程应用提供了简明设计理论,研究成果有望应用于多维超声加工、多向超声辐射等领域。

关键词：夹心式压电换能器等效电路法耦合振动振动模态

职业教育电子与信息大类专业转型升级略观——职业教育专业目录与简介解读

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中国职业技术教育 2023年第8期 19-27页

作者：杨欣斌梁召峰池瑞楠深圳职业技术学院党委深圳职业技术学院教务处深圳职业技术学院人工智能学院

《职业教育专业目录》是职业教育国家教学标准体系中最重要的基础性文件,需根据国家产业发展和岗位需求变化及时调整。在分析了信息技术产业的发展趋势以及相关岗位需求变化对技术技能人才培养提出新要求的基础上,结合《职业教育专业简... 详细信息

《职业教育专业目录》是职业教育国家教学标准体系中最重要的基础性文件,需根据国家产业发展和岗位需求变化及时调整。在分析了信息技术产业的发展趋势以及相关岗位需求变化对技术技能人才培养提出新要求的基础上,结合《职业教育专业简介》,对新版职业教育电子与信息大类专业目录进行解读,分专业类详细分析了新旧专业的变化及原因。新版目录对接新一代信息技术,紧密衔接新职业,专业内涵全面升级,中高本一体化设计,对引领电子与信息大类相关专业升级和数字化改造、提升人才培养质量、推动职业教育更好服务国家发展战略具有重要作用。

关键词：职业教育专业目录专业简介电子信息新一代信息技术

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超声管形振子的振动分析

声学学报 2011年第4期36卷 369-376页

作者：梁召峰莫喜平周光平中国科学院声学研究所北京100190 深圳职业技术学院电子工程系深圳518055 中国科学院研究生院北京100190

基于Flgge壳体理论,利用严格解法得出了自由边界条件下超声管形振子纵径耦合振动的频率方程,研究了长径比、径厚比及泊松比等参数对振子振动频率的影响,并和薄膜简支边界条件下的振动情况进行了对比;通过与表观弹性法进行比较研究,探... 详细信息

基于Flgge壳体理论,利用严格解法得出了自由边界条件下超声管形振子纵径耦合振动的频率方程,研究了长径比、径厚比及泊松比等参数对振子振动频率的影响,并和薄膜简支边界条件下的振动情况进行了对比;通过与表观弹性法进行比较研究,探讨了表观弹性法的精度;最后用严格解法计算了管形振子的振型曲线,对其纵径转换效率进行了分析。研究表明:在自由和薄膜简支两种边界条件下,随着长径比的增大,两种边界条件对管形振子纵径耦合振动无量纲频率影响的差异性减弱,且径厚比越大其差异性越小;在自由边界条件下,对于径厚比a/h>10的薄壳振子,径厚比的变化对无量纲频率的影响很小;在长径比一定时无量纲频率随泊松比的增大而减小,且泊松比对其的影响程度随长径比的变化而不同,当长径比l/a=π时影响最大;通过比较研究,证明三维表观弹性法具有很高的计算精度。

关键词：管形振子振动分析超声自由边界条件频率方程计算精度耦合振动长径比

双激励全波长压电陶瓷超声换能器工作特性分析

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声学学报 2017年第4期42卷 385-396页

作者：梁召峰莫喜平周光平深圳职业技术学院深圳518055 中国科学院声学研究所北京100190

对由两个半波长夹心式压电陶瓷换能器级联而成的双激励全波长压电陶瓷超声换能器进行了研究,给出了这种换能器优值的相关参量表达式,通过数值计算分析了该换能器的结构和材料参数对其特性的影响。研究结果表明,当两组压电陶瓷堆分别位... 详细信息

对由两个半波长夹心式压电陶瓷换能器级联而成的双激励全波长压电陶瓷超声换能器进行了研究,给出了这种换能器优值的相关参量表达式,通过数值计算分析了该换能器的结构和材料参数对其特性的影响。研究结果表明,当两组压电陶瓷堆分别位于各自所在半波长换能器的位移节点,或者在压电陶瓷片数量确定情况下两组压电陶瓷堆的片数相同时,换能器均能得到最大的优值;在相当大的范围内增加压电陶瓷片的数量,换能器的优值稍有降低,但力因子迅速增大;金属块材料对换能器的优值影响甚微。可见双激励全波长换能器能在不明显降低换能器综合性能的情况下有效增加压电陶瓷的体积,因而可大幅提高换能器的功率容量和负载能力,更适用于大功率重负载的场合。

关键词：超声换能器金属块负载能力重负载压电片功率超声位移曲线功率容量特性分析机电耦合系数

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夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

声学技术 2016年第4期35卷 296-302页

作者：梁召峰深圳职业技术学院广东深圳518055

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实... 详细信息

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。

关键词：夹心式超声换能器非线性压电陶瓷大功率

超声波焊接能量对大直径线束-端子接头性能影响

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应用声学 2023年

作者：许龙洪宛璐赵伦李承旺雷乐张溟晨梁召峰周光平 Md Shafiqul Islam 瑞典布京理工学院机械学院中国计量大学理学院深圳职业技术学院智能制造技术研究院

线束与端子的连接技术在新能源汽车上的需求日益增大。传统连接方式存在耗能高、性能不稳定、产生污染等缺点，因此超声波焊接技术被推广应用到新能源汽车的线束连接上。该文以EVRP5 平方屏蔽高压线为研究对象，采用单一变量法对线束进... 详细信息

线束与端子的连接技术在新能源汽车上的需求日益增大。传统连接方式存在耗能高、性能不稳定、产生污染等缺点，因此超声波焊接技术被推广应用到新能源汽车的线束连接上。该文以EVRP5 平方屏蔽高压线为研究对象，采用单一变量法对线束进行超声波焊接试验，以焊接能量为变量，通过力学性能测试、微观分析和超声波检测分析超声波的焊接机理。试验结果表明，当焊接能量为5 kJ时，接头抗拉力为2616 N；当焊接能量为11 kJ时，接头抗拉力提高至6650 N。在一定范围内，随着焊接能量的不断增大，接头由靠近工具头处和焊接界面处向内，由未连接状态到点连接、线连接、面连接最终逐渐形成原子间键合。

关键词：超声波焊接线束焊接能量力学性能

压电陶瓷堆位置对郎之万换能器内部损耗的影响

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声学技术 2017年第2期36卷 188-191页

作者：梁召峰深圳职业技术学院广东深圳518055

压电陶瓷堆位置是郎之万换能器优化设计的一个重要对象,人们对其研究较多但结论并不一致。文章主要考虑压电陶瓷的机械损耗及介电损耗,分析了恒振幅输出时这两种损耗与压电陶瓷堆位置的关系,并通过引入负载系数探讨了不同负载情况下压... 详细信息

压电陶瓷堆位置是郎之万换能器优化设计的一个重要对象,人们对其研究较多但结论并不一致。文章主要考虑压电陶瓷的机械损耗及介电损耗,分析了恒振幅输出时这两种损耗与压电陶瓷堆位置的关系,并通过引入负载系数探讨了不同负载情况下压电陶瓷堆位置对郎之万换能器内部损耗的影响。分析结果表明,对于不同的负载,压电陶瓷堆均对应一个最佳位置,此时换能器的内部损耗最小,且随着负载的增大,这一最佳位置逐渐向换能器的节点位置靠近。可见,压电陶瓷堆位置的优化设计与实际负载密切相关,以往关于该问题的不同结论源于其仅针对某种特定负载分析而得。

关键词：郎之万换能器压电陶瓷机械损耗介电损耗

大功率低频超声清洗声场的声场特性及测量方法研究

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大功率低频超声清洗声场的声场特性及测量方法研究

作者：梁召峰陕西师范大学

学位级别：硕士

超声清洗是超声处理技术应用中最为广泛的一种，它具有清洗速度快、清洗质量好、成本低及其易于实现自动化等优点。大功率低频超声场最鲜明的特点就是空化，而空化也被认为是超声清洗的主要物理机制，但由于其理论研究尚不完善，加之空... 详细信息

超声清洗是超声处理技术应用中最为广泛的一种，它具有清洗速度快、清洗质量好、成本低及其易于实现自动化等优点。大功率低频超声场最鲜明的特点就是空化，而空化也被认为是超声清洗的主要物理机制，但由于其理论研究尚不完善，加之空化声场的复杂性，使得至今大功率低频超声场的测量未得到很好的解决，尚未找到一种与清洗效果有确定关系的普遍适用的标准方法，使得在客观地评判清洗机优劣时很困难。然而，大功率低频空化声场的测量无论从研究角度还是在工业实际应用中衡量超声系统的性能和超声处理效果都很重要，所以对超声清洗进行更深入地基础和应用研究，进入复杂的非线性清洗过程，以便提供可重复的试验方法成为当务之急。鉴于此，本文以实验研究为主，对大功率低频超声清洗声场的特性及其测量进行了初步探索，以期提出更定量、更实用化的声场测量方法。本文比较了大功率声场的各种测量方法，选择水听器作为测量器件，对超声清洗声场的时域声压波形进行研究。在初步了解声场特性的基础上，测量了单换能器清洗系统的声功率，并研究了输入到该系统的声功率与声场声压之间的关系，从能量传递的角度，提出了测量探头的声能量标定方法。为了更深入的了解空化声场，采用谱分析技术对其进行研究，提出空化噪声谱的分离法，并和常用的谱级分析方法进行了比较。通过大量的实验研究，主要得出以下结果：（1）超声清洗声场时域声压波形具有随机性和周期性两大特点，所以对采集到的数据需要用随机信号处理理论进行分析，为了确保结果的可重复性，数据应尽可能采的长一些，并要保证采集的时间长度为周期的整数倍，以减少测量误差。（2）基于瓦特计法测量原理，对由单个夹心换能器构成的清洗系统的声功率进行测量，研究了该系统微观量（压力）和宏观量（声功率）之间的关系，结果发现输入到声场中的能量大到一定程度，空化强度也会减弱。该结果对于功率超声的液体处理具有重要的意义，说明并不是声能量越大处理效果越好，而是存在一个最优的输入声能量。（3）提出了一种定量、可信和实用的大功率超声场的评价方法，本方法基于声功率来进行声场强度评价，以单位面积的功率来标定探头。该方法适于同条件下清洗设备性能的评价，以及一定条件下工程应用中超声强度的选定和控制，具有很好的应用价值。（4）对空化声场声压信号进行功率谱分析，提出了能用于对空化声场的复杂非线性过程进行深入研究的空化噪声谱分离法，通过实验将其和常用的谱级分析法进行了比较，认为该分离法更能直观的反映出空化的强弱，并且能更细致的对于瞬态空化和稳态空化进行比较分析，便于对空化声场的非线性过程进行更深入的了解，这对于研究声能量对于物质的作用机理具有一定的指导意义。

关键词：超声清洗声场测量空化声功率谱分析

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气泡体积比对流体中超声声场分布的影响

华南理工大学学报（自然科学版） 2008年第8期36卷 128-131页

作者：彭健新周光平梁召峰华南理工大学理学院广东广州510640 深圳职业技术学院电子工程系广东深圳518055

当超声作用于装有液体的有限容器中时,液体中的气泡对超声辐射具有一定的阻尼作用.文中通过分析和比较流体中的超声声场分布,探讨气泡体积比对流体中超声声场分布的影响.结果表明,考虑空化泡在流体中引起的阻尼效应的计算结果与铝箔腐... 详细信息

当超声作用于装有液体的有限容器中时,液体中的气泡对超声辐射具有一定的阻尼作用.文中通过分析和比较流体中的超声声场分布,探讨气泡体积比对流体中超声声场分布的影响.结果表明,考虑空化泡在流体中引起的阻尼效应的计算结果与铝箔腐蚀实验结果比较相符,有限容器内流体中的气泡体积比对流体中的超声声场分布有重要影响.当流体中气泡体积比小于作用于流体中的超声波频率对应的阈值时,可以在稳态线性声波波动方程基础上作进一步计算以得出流体中的超声声场分布,否则计算结果与流体中的实际声场分布差异较大.

关键词：气泡体积比阻尼效应超声空化超声场模拟