基于压电复合材料的二维面阵超声换能器性能研究

采用锆钛酸铅陶瓷基环氧树脂1—3复合压电材料,制作了一种64(8×8)阵元二维面阵超声换能器,并对其进行性能研究.实验测试表明:二维面阵超声换能器一致性良好,回波带宽为40.8％,中心频率为5.0 MHz,与理论设计的3.5 MHz中心频率保持基本一致.对二维面阵超声换能器的声场进行仿真模拟和表征,验证了该超声换能器产...     

基于横向场激励的高频压电超声换能器

介绍了一种基于横向场激励模式的高频压电超声换能器及其设计、分析和制作过程。采用扩展的Christoffel-Bech-mann方法对LiNbO3、LiTaO3和PMN-33PT三种不同压电材料的a模式横向场压电耦合系数进行了计算,发现这三种材料中LiNbO3具有最大的LFE a模式压电耦合系数,为28%。采用具有最大压电耦合系数的X切LiNbO3设计并制作了基于横向场激励的高频超声换能器,并采用传统的Pulse-Echo方法测试了该超声换能器的中心频率和带宽。实验测得该LFE高频超声换能器的中心频率为34MHz,-6dB带宽为14.4%。从理论和实验上证明了横向场激励模式可以应用于高频超声换能器。     

巨电致伸缩共聚物P(VDF-TrFE)超声传感器的研制

设计制作了以电子辐照的共聚物P(VDF-TrFE)为工作单元的巨电致伸缩超声传感器,通过去耦合电路的保护,测试了不同偏置电压下近场和远场的响应频率和带宽,分析了诱导压电常数随外电场的变化,合理的解释了正负偏压下的波形翻转现象.这样就把电子辐照P(VDF-TrFE)共聚物材料的应用频率范围提高到超声领域,为进一步研制相关巨电致伸缩超声传感器提供了参考.     

考虑双向振动耦合效应的声发射传感器的分析

由于声发射传感器属于低频超声传感器,其压电晶片工作频率决定了晶片的尺寸,使其不能简化为一维或二维弹性体来分析,考虑其径向和纵向振动不可忽视的耦合效应,借用表观弹性常数的定义,给出了短圆柱压电晶片包含直径和长度尺寸的频率方程。并根据频率方程制作了相应压电晶片,实验测试结果和理论预期相符。     

巨电致伸缩共聚物P(VDF2TrFE) 超声传感器的研制

设计制作了以电子辐照的共聚物P(VDF2TrFE) 为工作单元的巨电致伸缩超声传感器,通过去耦合电路的保 护,测试了不同偏置电压下近场和远场的响应频率和带宽,分析了诱导压电常数随外电场的变化,合理的解释了正 负偏压下的波形翻转现象。这样就把电子辐照P(VDF2TrFE) 共聚物材料的应用频率范围提高到超声领域,为进一 步研制相关巨电致伸缩超声传感器提供了参考。     

硅基AlN椭圆形IDT-SAW滤波器的设计

在已知的压电材料中,AlN薄膜的声表面波传播速度是最快的。本设计采用硅基AlN薄膜作为压电材料,利用变迹加权的方法来优化设计IDT,改进型δ函数模型为椭圆形结构IDT的建模工具。通过建模仿真并根据仿真结果设计SAW带通滤波器版图,在实验室制作了中心频率为300MHz,带内插损11dB的SAW带通滤波器样品,测试结果表明其仿真结果与试验结果一致性较好,具有实际应用意义     

小孔径扩散焊质量检测用超声换能器的研制

为了提高超声成像系统的分辨率,研制了用于检测双金属转子复合层扩散焊连接质量的超声换能器.论文提出了用声程相等的概念来设计超声传感器的聚焦,详细介绍了其制作工艺,并利用数字动态光弹仪器对超声换能器的聚焦声场进行了验证.制作的换能器中心频率为10 MHz,波列只有两个周期,在实际的检测中可分辨0.5 mm当量的缺陷.     

Tonpilz型压电陶瓷超声传感器的设计

超声传感器是一种电声转换器件,其敏感元件压电陶瓷控制传感器的主要性能。设计了一种谐振频率为140 kHz的Tonpilz型压电陶瓷超声传感器,从压电方程入手,建立了不同的理论模型,对等效网络法和有限元法2种不同的设计方法进行了比较。相应的试验表明:有限元法的分析结果直观明了、建模快捷、分析准确,其误差可控制在5%以内。设计研制的Tonpilz型传感器工艺简单、造价低廉、性能稳定。     

水诱导相分离法制备的P VDF柔性压电传感器

介绍了一种利用水诱导相分离促使普通PVDF转变成压电高分子的方法,并利用红外吸收光谱和Ｘ射线衍射对其 进行表征和分析, 在压电器件部分,测试了该材料制作的压电传感器的稳定性、线性偏差和响应时间。测试结果表明,该方法制备的PVDF传感器具有良好的稳定性,线性度良好?偏差在±５％以内,灵敏度为0.27Ｖ/kPa,响应迅速,完全响应时间为200ms,在应用部分,将该材料制成的传感器阵列成功应用于羽毛球拍,实现了羽毛球在球拍上击打的位置和力度的检测,并通过蓝牙实时传输至电脑,并在电脑上进行直观显示和记录, 这一使用场景证明了PVDF柔性压电传感器将为可穿戴设备和智能硬件的发展带来更多的可能。     

一种谐振器型单端SAW湿度传感器测试系统

声表面波(SAW)传感器已经广泛应用在各个领域.本文介绍了一种基于改进皮尔斯振荡器,中心频率为433.92MHz的谐振器型单端SAW(SAWR)湿度传感器的测试系统,经测试该办法可有效抑制同频点传统SAW振荡器所产生的87MHz附近的谐波,并能有效提高输出信号的功率.本文采用有机复合材料酞菁铜(CuPc)掺杂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为SAW传感器敏感膜进行了湿度测试,并讨论了膜层厚度对传感器特性的影响.