第二篇章 常用压电陶瓷发射换能器.ppt

第二章 常用压电陶瓷发射换能器;第一节 发射换能器的性能指标第二节 等效电路法第三节 压电圆管的径向振动第四节 压电圆片的厚度振动第五节 其它常用发射换能器;第一节 发射换能器的性能指标;机械品质因数;;;3．指向性;指向性是远场特性;4．阻抗特性;5．发射响应(发射灵敏度);用分贝的形式表示;6．声源级;7．辐射声功率;8．发射效率;9．机电耦合系数;(2)有效机电耦合系数;;;第一节 结束;第二节 等效电路法;2. 机械振动系统;机械振动系统示意图;力学量; 将换能器看为做机械振动的弹性体，依据波动理论可以得到它的机械振动方程；根据电路的规律可以得到电路状态方程；根据压电方程和机电类比可以建立换能器的机电等效图，换能器的工作特性和参数就可以通过机电等效图求得。;第三节 压电圆管的径向振动;内半径r1，外半径r2，平均半径 a=(r1+r2)/2;一、压电方程的确定;2．化简力学量和电学量;应变;3．选择压电方程;;化简为;二、等效电路图;1．机械端等效图;两边同除 ，方程变为;对于简谐振动;由于;得到;2．电端等效图;通过圆管的电流 ;3．机电等效图;三、谐振频率和导纳;波动方程;(2)有负载时，谐振条件为;称为静态电纳;四、发射性能;机电效率为 ;第四节 压电圆片的厚度振动;厚度极化的压电圆片，半径为r，厚度为l。 薄圆片：r＞＞l;2．化简力学量和电学量;3．选择压电方程;二、等效电路图;压电片恒D纵波声速;S为陶瓷片横截面积;;;将其代入力边界条件中;同理可得;2．电端分析;根据柔顺系数之间的关系;;根据F1、F2和V3的方程可以得出矩阵方程和等效电路图;其中;因此;②求ɑ;③ 推导等效图;三、导纳与谐振频率;;机械谐振条件为;一、常用压电元件;3．压电圆环;;4．长方片;5．球壳;二、纵振动复合棒换能器;1．主要结构特点;(4)金属节板位于振动的节点上，用于固定换能器； (5)用金属螺杆施加预应力，可以增加功率极限。;(1)压电堆等效图;(2)盖板等效图;后盖板等效图;(3)整个换能器的等效图;3．频率方程;左半部分频率方程;三、弯曲圆盘换能器;(3)连接方式;2．瑞利法;第二章 习题与答案;一、简答题;二、计算题;3．径向极化的PZT4压电圆管，外径为52mm，内径为48mm。求径向振动的谐振基频？;1．压电球壳换能器处于自由声场中，在加了1000V电压后，在距球壳中心5米远处(远场)产生了2000Pa的声压。问压电球壳的发射电压响应、声源级和声功率各为多少？;2．厚度极化的PZT4压电圆片，半径为50mm，厚度为5mm。求厚度振动的谐振基频？;4．等截面复合棒换能器，棒半径为10mm，压电堆高20mm，前盖板用硬铝(ρ=2700kg/m3,c=5100m/s),后盖板用钢(ρ=7800kg/m3, c=5250m/s) ，压电陶瓷用PZT4 (ρ=7500kg/m3, c=4000m/s) ，若复合棒的谐振基频为30kHz，求其前后盖板的长度？;(2)前盖板长度计算