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AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

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电子学报 2017年第5期45卷 1057-1063页

作者：王玉江王志斌陈媛媛宋雁鹏王芳薛鹏薛锐中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

随着近红外声光可调滤波器(Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR)光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下... 详细信息

随着近红外声光可调滤波器(Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR)光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统(Advanced Design System,ADS)仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S_(11)>-29.8d B,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.

关键词：功率超声换能器阻抗频率特性宽带阻抗匹配网络全局优化

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超磁致伸缩功率超声换能器热分析

中国电机工程学报 2011年第6期31卷 116-120页

作者：曾海泉曾庚鑫曾建斌闫明厦门理工学院机械系福建省厦门市361024 华南理工大学机械与汽车工程学院广东省广州市510640 沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市110178

超磁致伸缩材料能量密度高,导热性相对较好,由其制造的功率超声换能器能做成很大功率,但因为此类换能器总处在高强度高频率磁场中工作,各种损耗很严重,带来的热量非常大,而超磁致伸缩材料对外界温度又很敏感,故热分析是该类换能器设计... 详细信息

超磁致伸缩材料能量密度高,导热性相对较好,由其制造的功率超声换能器能做成很大功率,但因为此类换能器总处在高强度高频率磁场中工作,各种损耗很严重,带来的热量非常大,而超磁致伸缩材料对外界温度又很敏感,故热分析是该类换能器设计的重要方面。该文设计了换能器及其冷却系统,以考虑涡流损失和附加损失的Jile-Atherton模型为基础,提取了模型参数,计算得到了换能器的损耗总量;用有限元方法计算了冷却水流场分布和换能器温度场分布;对样机进行了试验,实验与计算结果吻合良好。

关键词：功率超声换能器超磁致伸缩材料磁滞损耗有限元温度分析

功率超声换能器压电元件阻抗匹配装置的设计与制作

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电子设计工程 2021年第21期29卷 27-32页

作者：施浩然孔淑婷高桂玲陈赵江刘世清浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

基于提高功率超声波电源能量利用率的目的,需要对超声电源和压电换能器元件二者进行阻抗匹配,而现有的针对功率超声换能器的阻抗匹配装置基本依赖进口,且普遍具有操作不直观、灵活性不佳的缺点。为满足制造和维护低成本,操作方便、直观... 详细信息

基于提高功率超声波电源能量利用率的目的,需要对超声电源和压电换能器元件二者进行阻抗匹配,而现有的针对功率超声换能器的阻抗匹配装置基本依赖进口,且普遍具有操作不直观、灵活性不佳的缺点。为满足制造和维护低成本,操作方便、直观等要求,采用STC89C52系列单片机作为控制电路主控芯片、多重铁氧体磁环线圈作为阻抗变换核心、按键控制的继电器作为阻抗变换档位切换方式,同时采用显示阻抗变档位的显示电路,通过软件编程和模块化电路设计,制作了高功率宽频阻抗匹配装置,较好实现了对功率超声换能器压电元件的阻抗匹配,最高能达到接近100%匹配吸收率。

关键词：功率超声换能器压电元件信号源阻抗匹配

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功率超声换能器应用与设计

华北航天工业学院学报 2000年第2期10卷 24-27页

作者：曹白杨董平韩文仲胡志勇徐景满刘卫华北航天工业学院电子工程系华北航天工业学院建筑工程系华北航天工业学院教务处华北航天工业学院机械工程系

本文主要介绍了功率超声在工业方面的应用,并介绍了清洗用功率超声换能器的设计,详细阐述了其结构特点、振动方程、振速分布及应力分布等.

关键词：功率超声超声清洗功率超声换能器

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微宽频功率超声换能器的研究与设计

机械设计与研究 2020年第6期36卷 69-71,84页

作者：邢秀琴祝锡晶中北大学机械工程学院太原030051

依据双激励超声换能器能具有多个工作频率点的思想,提出了微拓宽功率超声换能器有效工作频率的方法。在保证功率换能器输出功率的前提下,从其自身设计的角度出发提出了采用双频激励的方式,在前后两组压电陶瓷晶堆上同时施加频率不同又... 详细信息

依据双激励超声换能器能具有多个工作频率点的思想,提出了微拓宽功率超声换能器有效工作频率的方法。在保证功率换能器输出功率的前提下,从其自身设计的角度出发提出了采用双频激励的方式,在前后两组压电陶瓷晶堆上同时施加频率不同又相近的激励电压,以实现功率超声换能器频带的拓宽,并求得了微宽频双激励式超声超声换能器的等效电路和频率方程。最后,设计了直径为50的双激励换能器,通过模态和谐响应仿真分析得到超声换能器前后两组压电陶瓷晶堆的谐振频率正好是相近的,说明此方法能实现功率超声换能器工作频率的微拓宽、有效解决频率漂移问题。

关键词：双激励频率的微拓宽功率超声换能器频率方程

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超声技术的基石——超声换能器的原理及设计

物理 2009年第3期38卷 141-148页

作者：林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件,它是超声技术中的关键器件,其性能好坏直接关系到超声应用技术的效果和使用范围.由于超声技术的应用范围很广,且超声新技... 详细信息

超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件,它是超声技术中的关键器件,其性能好坏直接关系到超声应用技术的效果和使用范围.由于超声技术的应用范围很广,且超声新技术层出不穷,因而与此对应的超声换能器的种类也很多.文章对不同应用背景下多种类型超声换能器的原理及设计进行了阐述,分析了不同类型超声换能器的性能参数及设计要求,简要总结了超声换能器的性能参数测试方法,并对超声换能器的发展趋势进行了一定的分析.

关键词：超声换能器功率超声换能器检测超声换能器电声效率灵敏度功率容量

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稀土超磁致伸缩材料研制通过鉴定

中国科技成果 2000年第1期1卷 55-页

　　日前,由教育部组织专家委员会对北京科技大学新金属材料国家重点实验室承担的863高技术新材料"新型低场高性能〈110〉轴向取向稀土超磁致伸缩材料的研制”通过了鉴定.稀土超磁致伸缩材料是一种具有电磁能与声能、机械能(或信息)相... 详细信息

　　日前,由教育部组织专家委员会对北京科技大学新金属材料国家重点实验室承担的863高技术新材料"新型低场高性能〈110〉轴向取向稀土超磁致伸缩材料的研制”通过了鉴定.稀土超磁致伸缩材料是一种具有电磁能与声能、机械能(或信息)相互转换功能的新型功能材料,它可实现"材--电”一体化.该材料是下世纪国防和高新技术的物质基础.它主要应用于声纳水声换能器、线性马达、减振与防振系统、燃油喷射系统、波动采油、飞机机翼调控系统和超大功率超声换能器技术.该材料是未来新技术与新经济增长点的重要基础材料之一.该课题所研制的材料已成功地应用在军工和民用部门,效果良好,取得了显著的社会效益和潜在的经济效益.

关键词：稀土超磁致伸缩材料材料研制新技术国家重点实验室功率超声换能器新经济增长点燃油喷射系统高技术新材料低场专家委员会水声换能器转换功能轴向取向应用线性马达物质基础社会效益科技大学经济效益金属材料