双匹配层宽带超声换能器

超声换能器由支撑体、高介电常数和高声阻抗材料的压电层、第一阻抗匹配层和第二阻抗匹配层组成。第一匹配层为硅。     

匹配层换能器的理论探讨

本文对用双匹配层拉宽换能器频带作了理论计算分析,加水密层后重新调节第一匹配层的特性参数及厚度,仍可获得良好的宽带响应。     

匹配层厚度振动换能器研究

随着水声信号处理技术的发展,对宽带信号的需求日益增长。换能器的带宽是宽带信号处理的基础,而匹配层技术是拓宽厚度振动换能器频带最有效的方法。研究了多匹配层厚度振动换能器的设计方法,建立了复数形式的多匹配层厚度振动换能器等效网络模型,仿真研究了匹配层参数对换能器响应带宽的影响,指出了单、双匹配层在拓宽换能器带宽方面的限制,还指出匹配层的最佳厚度并非一定就是四分之一波长。在此基础上,制作了单、双匹配层换能器样品,对仿真结果进行了试验验证。测试结果和仿真结果符合得很好。     

高频水声换能器匹配层技术研究

在复杂的海洋环境中,为提高对目标的探测效果以获得更多的信息,高频声呐常需要更宽的工作频带.首先,通过声透射原理对不同匹配层材料进行选取与设计;其次,通过有限元仿真对不同匹配层换能器的透射系数、电导谱和发送电压响应展开了分析计算;最后,在理论分析、解析计算和有限元仿真计算的基础上成功研制了单层、双层和三层匹配层高频宽带水...     

带声匹配板的Tonpilz压电水声换能器

1.引 言 宽带大功率水声换能器由于具有优良的脉冲响应特性,且能够接收和发射各种信号,它已不仅是高分辨力声纳的关键部件,而且已成为水下通信系统必不可少的关键部件。 本文所述的换能器是附加有声匹配板的Tonpilz换能器(Tonpilz换能器即串并联电路机械模拟换能器—译注),它是根据多模式滤波器合成理论设计的。我们用这种方法     

高频宽带换能器多匹配层研究

在水声应用中,高频换能器往往需要较宽的工作带宽,以获得更多的目标信息。文章首先建立了等效电路模型,利用粒子群算法对匹配层材料和厚度进行初步选定,使得换能器具有最宽的工作频带;其次,通过有限元方法对匹配层换能器的导纳和发射电压响应进行分析计算;最后,在理论分析的基础上成功制得三匹配层高频宽带换能器,其工作频段约为150～430 kHz,相对带宽为93%,带内发送电压响应起伏为-6 dB。实验结果表明,三匹配层设计方案可以有效拓宽高频换能器的工作频段。     

B3 用电流角分析超声换能器的匹配问题

所谓电流角是指流动换能器的电流超前换能器两端电压的角度，引入电流角的概念，可以简化超声换能器的匹配计算，同时，便于直观地表达各相关参量之间的关系。     

宽频带换能器电匹配网络设计方法

宽带大功率换能器是现代水声发展的一个重要方向,换能器与功放间的匹配也是其关键技术之一。文中从换能器负载阻抗复角与功放管耗散功率及电源供电效率的关系入手,结合窄带阵元串联或并联调谐方法的特点,确定了适合宽带阵元电匹配网络的电路形式。并针对研制的宽带换能器进行了大功率发射试验,取得了较为满意的结果。     

压电水声换能器宽带匹配特性研究

采用等效电路变换和多物理场有限元仿真计算进行压电水声换能器宽带匹配特性研究,得出不同匹配电路下的换能器电声性能的变化规律,合理选择电感电容值和串并联方式进行调谐匹配实现双峰谐振,一方面提高换能器的工作带宽,另一方面提高工作频率范围内的发送电压响应值并减小工作频带内响应值的起伏,依照仿真数据设计制作了一款球形换能器,采用串联电感进行调谐匹配,并测试调谐匹配前后的水中电声性能,对比匹配前后换能器性能的差异。结果表明,测试结果和仿真计算吻合,运用多物理场仿真计算手段对于预测分析水声换能器电声性能具有较好的指导意义。     

B3用电流角分析超声换能器的匹配问题

所谓电流角是指流过换能器的电流超前换能器两端电压的角度。引入电流角的概念，可以简化超声换能器的匹配计算，同时，便于直观地表达各相关参量之间的关系     

超声换能器环氧树脂-氧化铝匹配层研究

匹配层对超声换能器的性能起着至关重要的作用,寻找合适的匹配层材料是换能器设计中的关键步骤。提出了一种基于环氧树脂-氧化铝复合材料的匹配层材料。首先,测试了不同配比的环氧树脂-氧化铝复合材料的声学性能,对比了其声学特性,并确定了材料的最佳配比。其次,研制了相应的换能器,分析该匹配层对换能器性能的影响,通过脉冲-回波方法测试了其性能参数。最后,基于四分之一波长匹配层原理对匹配层的厚度进行了优化。结果显示,环氧树脂中加入质量分数为 60%的氧化铝粉末的匹配层对换能器的改善效果最佳,该方案减小了换能器接收回波的拖尾,接收回波的幅值提高至 1 136 mV(+104%),-6 dB带宽达到 49.679%(+107%)。结果表明,氧化铝-环氧树脂混合材料可以提升换能器的声学性能,是较为理想的匹配层材料,在高频超声换能器的设计与应用中具有很好的应用前景。     

P(VDF-TrFE) transducer with a concave annular structure for the measurement of layer thickness

A new type of transducer that measures the layer thickness at a small spot by spectroscopy is developed. It is made of piezoelectric copolymer film P(VDF-TrFE) with a concave annular structure. This transducer converges an ultrasonic wave on the specimen surface with oblique incidence. The layer thickness is estimated by means of a dip in the frequency spectrum of a reflected wave. Theoretical analysis using the angular spectrum theory and experimental evaluation of the transducer are described. The transducers operate in a frequency range from 7 MHz to 90 MHz. The output variation when the transducer scans a thin wire is in good agreement with a calculation of a line spread function. The lateral and axial resolutions estimated by the calculation of a point spread function are 0.61 lambda and 8.05 lambda, respectively.     

双激励加匹配层宽带水声换能器研究

采用双激励加匹配层来拓宽换能器的工作频带。利用有限元方法分析了双激励加匹配层换能器在空气中的振动模态,研究了这些模态在水中随几何尺寸以及匹配层材料参数变化的规律。并设计和制作了一种新型三谐振宽带换能器。与双激励或单匹配层换能器相比,增加了近一个倍频程的有效工作带宽,且频带内的响应起伏较平坦。其工作带宽为15kHz～42．5kHz．频带内发送电压响应的起伏为±3dB。     

用作Si基微型传声器中驻极体层的电荷寿命及其表面电导

通过对化学表面修正前后的氮氧化硅复合膜的表面电导率的测量和电荷横向扩散效应的考察,讨论了化学表面修正工艺对样品中电荷横向扩散的抑止作用.借助与未经平面工艺处理的氮氧化硅复合膜大片的对比,研究了这类驻极体功能膜的微型化对其电荷寿命的影响.     

Potentiometric strip cell based on carbon nanotubes as transducer layer: toward low-cost decentralized measurements

In this study, we developed a potentiometric planar strip cell based on single-walled carbon nanotubes that aims to exploit the attributes of solid-contact ion-selective electrodes for decentralized measurements. That is, the ion-selective and reference electrodes have been simultaneously miniaturized onto a plastic planar substrate by screen-printing and drop-casting techniques, obtaining disposable strip cells with satisfactory performance characteristics (i.e., the sensitivity is 57.4 ± 1.3 mV/dec, the response time is ≤30 s within the linear range from log a(K+) = -5 to -2, and the limit of detection is -6.5), no need of maintenance during long dry storage, quick signal stabilization, and light insensitivity in short-term measurements. We also show how the new potentiometric strip cell makes it possible to perform decentralized and rapid determinations of ions in real samples, such as saliva or beverages.