复合模式超声振动系统的研究

本项目对扭转、弯曲、纵-扭及纵-弯复合振动系统进行了理论及实验研究。首次研究了切向极化压电陶瓷细长棒及叠堆的扭转振动，得出了一个重要结论，即扭转压电振子的机电转换系数、机电耦合系数及叠堆中扭转振动速度不仅与材料参数有关，而且与振子的截面形状及几何尺寸有关。研究了扭转振动超声换能器，并指出了传统的类比设计法的不足。探讨了夹心式纵-扭复合换能器，提出了一种可以实现纵向与扭转振动同频共振的方法，解决了复合模式换能器的激发及匹配问题。研究了指数型单一及复合模式变幅杆的设计，导出了其等效电路及频率方程。探讨了夹心式弯曲及纵-弯换能器，并得出了类似于纵向振子的设计理论，为超声技术的应用研究奠定了理论基础。