超聲波線束機：電陶瓷功率超聲波換能器的優(yōu)化設計
在超聲波線束機功率超聲及水聲學研究領域.夾心式壓電陶瓷換能器得到了極為廣泛的應用，此類電陶瓷功率超聲波換能器的優(yōu)化設計換能器主要由中心壓電陶瓷片/前后金屬蓋板/預應力螺栓/金屬電極片以及預應力螺栓絕緣套管等組成，既利用了壓電陶瓷振子的縱向效應.又得到了較低的共振頻率，由于壓電陶瓷本身的特點.即抗張強度差.在大功率工作狀態(tài)下容易發(fā)生破裂.通過采用金屬塊以及預應力螺栓給壓電陶瓷圓片施加預應力.使壓電陶瓷圓片在強烈的振動時始終處于壓縮狀態(tài).從而可以避免壓電陶瓷片的破裂，由于電陶瓷屬于一種絕緣性材料.因此其導熱性能很差.在大功率狀態(tài)下極易發(fā)熱.從而造成能量的轉換效率下降，在夾心式壓電陶瓷換能器中.由于使用了金屬前后蓋板.換能器的導熱性能會得到很大的改善，只要金屬材料與壓電陶瓷材料的厚度以及橫向尺寸選擇適當.電陶瓷材料彈性常數(shù)的溫度系數(shù)可以由金屬材料彈性常數(shù)的溫度系數(shù)加以補償.因此夾心式壓電陶瓷換能器的頻率溫度系數(shù)可以做得很小.其溫度的穩(wěn)定性也較好，在夾心式壓電陶瓷超聲波線束機換能器中.通過改變壓電陶瓷材料的厚度/形狀及前后金屬蓋板的幾何尺寸和形狀.可以對換能器進行優(yōu)化設計.來獲得不同的工作頻率和其他一些性能參數(shù).以適應不同的工作環(huán)境和應用場合。關于夾心式壓電陶瓷功率超聲換能器的理論計算和工程設計.換能器進行了大量的研究工作.發(fā)展了許多設計理論，隨著功率超聲技術的發(fā)展.對換能器的功率要求越來越高.此時壓電陶瓷片的散熱成為一個嚴重的問題!為了避免陶瓷元件的過度發(fā)熱可以采用強制風冷及水冷的法，有時也采用厚電極以有利于陶瓷元件的散熱!然而關于厚電極的優(yōu)化設計及計算"系統(tǒng)的理論分析不是很多!另外電陶瓷元件是換能器的核心部件除了電陶瓷元件的材料性能影響換能器的性能以外，其位置和幾何尺寸也影響換能器的振動性能!本文將對傳統(tǒng)的夾心式壓電陶瓷換能器的優(yōu)化設計進行探討，以利于此類換能器性能的進一步提高!
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