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声超构聚焦超声换能器设计
作为一种新型非侵入式超声治疗技术,高强度聚焦超声技术具有非接触、无创性、安全性和高效性等众多优点,在超声医学领域具有广泛的应用前景。聚焦超声换能器作为其产生并汇聚超声波的部件,其性能直接影响聚焦超声治疗效果,而如何抑制压...
汪江海
关键词:聚焦超声换能器声子晶体
低失真的窄磁铁电磁超声换能器设计方法及超声换能器
本发明涉及一种低失真的窄磁铁电磁超声换能器设计方法及超声换能器,所述方法包括以下步骤:构建零相位基准模型,根据磁场分布,拟合计算获得由磁场影响的相位偏移分量;获取待设计超声换能器的线圈导线分布根数,基于所述由磁场影响的相...
项延训轩福贞胡正林俊杰邱勋林刘立帅
钴铁氧体磁致伸缩超声换能器设计及输出特性
2024年
传统镍基材料和稀土基材料磁致伸缩系数小、涡流损耗大、制备成本高,采用钴铁氧体作为磁致伸缩超声换能器的驱动核心可实现在高频条件下的稳定服役和大功率输出。基于钴铁氧体磁致伸缩特性,设计了谐振频率30 kHz的纵振磁致伸缩超声换能器,使用有限元仿真对钴铁氧体磁致伸缩换能器进行动力学与磁场分析。对钴铁氧体磁致伸缩超声换能器进行阻抗匹配并测试其输出特性,实验测试了样机谐振频率、输出振幅与工作温度。结果表明:换能器采用钕铁硼建立的偏置磁场,磁感应强度为0.1~0.25 T(301~653 Oe),使钴铁氧体处于最佳驱动区内(250~750 Oe);换能器振幅输出和工作温度随着驱动电压的增大而增大,在驱动电压为12 V、信号增益为20 dB条件下换能器实际谐振频率为29.8 kHz,输出振幅可达3.75μm,稳定工作温度60℃,该实验结果验证了钴铁氧体在磁致伸缩换能器领域的可靠性与应用潜力。
姜涛薛昌盛皮钧沈志煌侯达盘何金春
关键词:钴铁氧体磁致伸缩材料超声换能器有限元分析
热声制冷机中磁致伸缩换能器设计及特性分析
2024年
本文针对传统驱动方式热声制冷机效率低的问题,提出一种用磁致伸缩换能器驱动热声制冷机的设计方案。磁致伸缩换能器作为热声制冷机的驱动器,其输出特性对热声制冷机制冷效果至关重要。基于此对磁致伸缩换能器开展了从超磁致伸缩材料几何参数、激励线圈最佳电磁转换效率和内部磁路3个方面的优化设计研究,最后对换能器输出特性进行了仿真分析。结果表明:在4.6 kHz时位移最大,输出位移达到63μm,满足驱动热声制冷机需求。
汪建新宋春雨孟楠范蒙洋李昭钦
关键词:超磁致伸缩换能器有限元分析
基于Barker码脉冲压缩技术的钢板多阵元Lamb波电磁超声换能器设计与优化
2024年
为了解决传统Barker码脉冲压缩技术受脉冲功率放大器额定参数(占空比,最大脉冲宽度等)限制而导致的脉冲压缩效果下降、检测速度降低等问题,提出一种基于Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波电磁超声换能器(EMAT)。建立了基于tone-burst信号激励-Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波EMAT检测过程的有限元模型,分析了永磁体的配置形式、阵元序列长度、激励信号周期数、曲折线圈匝数等因素对脉冲压缩后的主旁瓣比和主瓣宽度的影响,并进行了实验验证。结果表明:曲折线圈匝数为4和Barker码序列长度为13位的多阵元EMAT在配置3对外置永磁体后,其信噪比(SNR)可提高9.8 dB。综合考虑检测回波的空间分辨率和SNR,多阵元Lamb波EMAT最佳参数为:曲折线圈匝数为10、激励信号周期数为11、Barker序列为13位,并配置3对外置永磁体。
石文泽李淇鑫卢超胡博刘远
关键词:电磁超声换能器空间分辨率
用于非接触超声洁牙的压电换能器设计
2024年
设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H为压电相,优化了透声层内空心圆锥形变幅杆设计。其辐射到牙列表面的平均声功率为2.32 W,正、负相最小声压幅值分别为794.668 kPa、-800.854 kPa。声场分布分析表明,在300~400 kHz频段内扫频激励产生的混响声场可以覆盖整个牙列,实现全方位的超空化非接触式洁牙。
任滢秦智袁宝李成皓周静沈杰
关键词:有限元模拟
一种应用于一体化超声水表的换能器设计、安装方法
本发明涉及超声水表技术领域,公开了一种应用于一体化超声水表的换能器设计、安装方法,步骤如下:设计及注塑水表表体时,按照压电陶瓷尺寸,预留压电陶瓷限位槽,压电陶瓷限位槽内部有用于控制胶层厚度的限位台;在压电陶瓷限位槽内涂覆...
郑小龙沈华刚王建华范建华陈维广赵磊
曲面型大带宽压电微机械超声换能器设计方法及其结构
本发明公开了一种曲面型大带宽压电微机械超声换能器设计方法及其结构,在压电微机械超声换能器的振动膜层上设置有在非工作状态下为曲面的结构,该曲面结构的下方衬底位置为空腔结构,本发明所要设计的曲面结构的振动膜层对于第一阶和第二...
牛鹏飞李昊胡小帆
基于反转层结构与镁合金匹配层的低强度超声换能器设计研究
2024年
目前市场上常见的医用压电型超声换能器大多采用传统的单压电层结构,这种结构的换能器其中心频率与压电层的厚度成反比,因此随着中心频率的增加,该类换能器的厚度越来越薄,导致其制造变得愈加困难。针对这一问题,本研究拟采用双压电反转层技术,设计一种基于反转层结构与镁合金匹配层的新型低强度超声换能器模型。本研究为低强度超声换能器的优化设计提供了一种有效思路,对提升低强度超声换能器的性能有一定的指导意义。At present, most of the commonly used medical piezoelectric ultrasound transducers in the market adopt the traditional single piezoelectric layer structure. The center frequency of this kind of transducer is inversely proportional to the thickness of the piezoelectric layer. Therefore, as the center frequency increases, the thickness of the piezoelectric layer of this kind of transducer becomes thinner, making its manufacturing increasingly difficult. To address this issue, this study intends to use the dual piezoelectric inversion layer technology to design a new low-intensity ultrasonic transducer model based on the inversion layer structure and magnesium alloy matching layer. This study provides an effective approach for optimizing the design of low-intensity ultrasound transducers, which has certain guiding significance for improving the performance of low-intensity ultrasound transducers.
赵攀云李梦雨李阿标赵竞昂范晓峰
关键词:换能器低强度超声镁合金
PIMNT单晶弯曲圆盘换能器设计
2024年
新型弛豫铁电单晶材料铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅晶体(Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3),PIMNT)的压电系数是陶瓷材料的6倍以上,应变量高出压电陶瓷10倍以上,具有较高的机电耦合系数,压电性能优于传统PZT材料。文章将单晶材料应用于带空气腔的弯曲圆盘换能器中,利用ANSYS仿真软件优化换能器结构,确定换能器尺寸,设计制作PIMNT压电单晶换能器和PZT4压电陶瓷换能器,并进行了水池实验。换能器实测结果与仿真结果保持一致,单晶换能器的谐振频率为2.85 kHz,最大发送电压响应为136.3 dB。结果表明,相比于同尺寸的陶瓷换能器,将PIMNT压电单晶应用于弯曲圆盘换能器可降低谐振频率,提高发送电压响应,提升换能器的工作性能,为进一步改善单晶换能器综合性能提供参考。
张琪张彬许伟杰童晖
关键词:单晶有限元法

相关作者

郝浩琦
作品数:24被引量:23H指数:3
供职机构:杭州应用声学研究所
研究主题:换能器设计 宽带 换能器 深水 深水换能器
杨金旭
作品数:12被引量:49H指数:5
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:电磁超声 换能器设计 相控阵 电磁超声换能器 声场分布
焦敬品
作品数:325被引量:1,104H指数:19
供职机构:北京工业大学
研究主题:无损检测 混频 传感器 超声导波 兰姆波
翟国富
作品数:852被引量:1,770H指数:22
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:电磁继电器 继电器 电磁超声 多余物 航天继电器
贾文斌
作品数:10被引量:21H指数:2
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:电磁超声 换能器设计 相控阵 线圈 相控