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哈尔滨工程大学学报 2012年第12期33卷 1465-1469页

作者：李宽蓝宇李琪哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对常用的水声换能器分析软件无法直接计算稀土超磁致伸缩换能器的问题,利用atila有限元软件的超磁致伸缩材料模块,直接在软件中建立模型并计算,设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器,并分析了换能器空气中的振动模... 详细信息

针对常用的水声换能器分析软件无法直接计算稀土超磁致伸缩换能器的问题,利用atila有限元软件的超磁致伸缩材料模块,直接在软件中建立模型并计算,设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器,并分析了换能器空气中的振动模态、阻抗特性及水中的发射性能.制作的换能器样机纵向振动谐振频率和前盖板弯曲振动谐振频率分别为2.5 kHz和6.6 kHz,在2～7 kHz的频带范围内,声源级不低于190 dB.同时将仿真结果与测试结果进行了比较,结果表明atila有限元软件的计算结果与换能器的测试结果吻合较好.

关键词：超磁致伸缩纵振换能器 atila 有限元法

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Driving characteristics of octagon-type ultrasonic motor

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Journal of Central South University 2013年第1期20卷 71-75页

作者： KIM Jong-Wook PARK Choong-Hyo LIM Jung-Hoon JEONG Seong-Su PARK Jong-Kyu PARK Tae-Gone Changwon National University Sarim-dongChangwon-siGyeongsangnam-do641-773Korea

Structure of the octagon-type ultrasonic motor was proposed and designed so as to allow the motor to drive small actuator. The stator of the motor consisted of the octagon shape elastic body and four rectangular plate ceramics. The four ceramics were attached to outer surfaces of the octagon elastic body. The same phase voltages were applied to the ceramics on horizontal surfaces, and 90° phase difference voltages were applied to the ceramics on vertical surfaces. When the AC voltage with 90° phase difference was applied in ceramics, the elliptical displacement of unimorph bars was generated by generating bending vibration. To find the maximum displacement model that generates elliptical displacement at the centers of the inner surfaces, the finite element analysis program atila was used. The analyzed results were compared to the experimental results. As a result, the speed and torque are increased linearly by increasing the input voltage and the speed of motors can be controlled by changing the applied voltages.

关键词： octagon-type 90° phase difference ultrasonic motor atila

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宽带纵振动换能器及其宽波束技术研究

宽带纵振动换能器及其宽波束技术研究

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作者：唐少波中国舰船研究院

学位级别：硕士

在水声对抗和声纳探测两大需求的刺激下,水声换能器技术也在迅猛的向前发展。宽带宽波束的纵振动换能器在水声换能器领域发挥着重要的作用。虽然纵振动换能器本身带宽窄,波束宽度小,但通过一些措施和方法可以改善其工作频带和波束宽度... 详细信息

在水声对抗和声纳探测两大需求的刺激下,水声换能器技术也在迅猛的向前发展。宽带宽波束的纵振动换能器在水声换能器领域发挥着重要的作用。虽然纵振动换能器本身带宽窄,波束宽度小,但通过一些措施和方法可以改善其工作频带和波束宽度。对于圆形辐射面纵振动换能器利用纵-弯耦合振动模式增大带宽的方法国内外已有较多研究,但对矩形等其它形状辐射面纵振动换能器的研究相对很少。而增大波束宽度的方法虽有一些,但效果各异。针对纵振动换能器带宽不足,方向性一般较窄的缺点,结合国内外研究现状(多模耦合拓宽频带,前、后盖板结构设计拓宽波束),基于矩形辐射面在多方面的性能有别于圆形辐射面的重要特点,本文对矩形和圆形辐射面纵振动换能器的纵-弯耦合振动模式进行了研究,特别对矩形辐射面纵振动换能器不同长宽比下纵-弯振动模式下的带宽、方向性和圆形辐射面纵振动换能器的宽波束发射技术作了较为深入的研究和分析。提出在纵振动换能器中使用障板边界结构来大幅度增加波束宽度的方法。最后通过换能器试制、测量验证了上述分析。实验测量结果显示,圆形辐射面纵振动换能器的-3dB工作频带为9.5～18kHz,发送电压响应值在135dB左右,带宽内前半段波束开角稳定,后半段波束开角急剧减小;长宽比为1.33：1的矩形辐射面纵振动换能器实现了8～15.5kHz的-3dB工作频带和带宽内100～120°的稳定波束宽度。障板的引入大幅度增大或减小了换能器在某些频率的发射波束开角。ANSYS和atila有限元仿真结果与实验测量结果吻合较好。理论和实验结果表明,纵-弯模态耦合是拓宽纵振动换能器工作带宽的有效方法,通过优化矩形辐射面长宽比等参数能够提高矩形辐射面纵振动换能器的水声性能。弯曲振动造成的辐射面质点不均匀振动对换能器方向性影响很大,圆形辐射面和矩形辐射面宽带纵振动换能器在带宽内方向性变化是不一样的,应该根据应用条件优化设计。反声障板能够调节换能器的辐射声场,利用反声障板改变纵振动换能器的边界条件从而达到宽波束的技术是切实可行的。

关键词：带宽方向性 atila ANSYS 反声障板

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