低频探头分类汇总.docx

低频探头分类汇总1kHz到100kHz的低频探头，常用的主要有夹心式压电陶瓷换能器、弯曲振动式换能器和复合弯曲振动换能器等。1、夹心式换能器1.1结构如图所示，夹心式功率超声压电陶瓷换能器主要由压电陶瓷片、前后金属盖板、预应力螺栓、金属电极片以及预应力螺栓绝缘套管等组成。1.2优缺点夹心式压电陶瓷换能器，其主要特点包括：(1)既利用了压电陶瓷振子的纵向效应，又得到了较低的共振频率。(2)通过采用前后金属块以及预应力螺栓给压电陶瓷圆片施加预应力，使压电陶瓷圆片在强烈的振动时始终处于压缩状态从而可以避免压电陶瓷片的破裂，达到了提高功率容量及改变频率的目的。(3)由于使用了金属前后盖板，换能器的导热性能得到很大的改善。只要金属材料与压电陶瓷材料的厚度以及横向尺寸选择得当。压电陶瓷材料弹性常数的温度系数可以由金属材料弹性的温度系数加以补偿，因此夹心式压电陶瓷换能器的频率温度系数可以做得很小，其温度的稳定性也较好。(4)在夹心式压电陶瓷换能器中，通过改变压电陶瓷材料的厚度、形状及前后金属盖板的几何尺寸和形状，可以对换能器进行优化设计。便于获得不同的工作频率和其他一些性能参数。以适应不同的工作环境和应用场合1.3个人小结夹心式换能器的结构就是用两个金属板把压电片夹在中间，利用压电片的纵向振动制成，谐振频率主要受压电片和金属板厚度调节。需要注意压电片的尺寸，避免径向振动之类的模式干扰。特点包括纵向振动，频率低；添加预应力螺栓，功率大；前后使用金属盖板，导热好；便于优化设计，适应广2、弯曲振动式换能器2.1结构共找了4种弯曲振动式压电陶瓷换能器的结构。（1）如图所示，用径向振动的压电陶瓷片激励一个（边界自由的）薄圆板做弯曲振动。（2）双迭片弯曲压电陶瓷换能器，如图所示，双迭片是指将两片厚度相同、极化方向相同的圆形压电陶瓷片粘在一起，电路并联接入。利用环氧树脂以及适量固化剂将压电陶瓷振子贴装在加工好的金属外壳内壁适当位置，放置好背波吸收材料，加上封装盖，焊接引出电极。（3）夹心式弯曲振动压电陶瓷换能器，如图所示，整体是夹心式压电陶瓷换能器的结构，中间的压电陶瓷圆片部分由四个轴向极化的压电陶瓷半圆片组成，四个压电陶瓷半圆片极化方向相反，外加电信号激励时产生弯曲力矩，激发整个结构产生弯曲振动（4）某种新型弯曲振动换能器，如图所示，换能器中间部分为内部含有圆柱形空腔的圆盘状金属，上下表面贴两块等半径等厚度的压电陶瓷圆盘2.2优缺点（1）谐振阻抗低，易于匹配外界电路，易于施加阻尼，结构简单，性能稳定（2）频率低，功率大，尺寸小 3、复合弯曲振动换能器3.1结构如图所示，将压电片振动与薄圆板或细棒弯曲振动复合。压电片使用夹心式换能器的纵向振动，（或者双迭片的弯曲振动，陶瓷片通过高弹性胶与背衬粘接，金属片为近似自由边界状态）。3.2优缺点（1）利用振动模式的转换，产生大功率弯曲振动（2）换能器尺寸较大、结构复杂、能量转换效率较低4、参考资料1 林书玉. 夹心式功率超声压电陶瓷换能器的工程设计J. 声学技术, 2006, 25(2):160-164.2 林书玉. 弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及 辐射声场研究J. 声学与电子工程, 2004(3):1-7.3 胡晓兵, 李龙土, 任飞, 等. 双迭片弯曲压电陶瓷换能器及振动模态分析测量J. 功能材料, 2002(6):661-663.4 林书玉. 弯曲振动压电陶瓷换能器J. 压电与声光, 1994, 16(5):27-30,40.5 芦苇, 蓝宇, 王志元, 等. 新型弯曲振动换能器的有限元设计C. 中