內容簡介
本書敘述了頻率為幾千赫至幾兆赫的各類常用超聲換能器的設計原理和方法、書中以超聲換能器的基本設計參數和壓電方程入手,推導了各類振動模式超聲換能器的等效電路。著重介紹了縱向複合式換能器振子各參數間的關係和各種聚能器的設計。對於每一種換能器時優缺點和使用範圍也都作了詳細說明。本書列有大量的設計曲線、圖表和設計實例。可供設計人員查閱使用。 本書適於從事超聲、水聲、電聲工作的科研人員和工程設計人員閱讀,也可供大專院校有關專業師生參考。
圖書目錄
第一章概述
1.1 超聲換能器的發展簡史及其在超聲
套用中的作用.....................................................1
1.2 符號和單位........................................................3
1.2.1 分貝............................................................4
1.3 數學知識...........................................................5
1.3.1 複數運算.....................................................6
1.3.2 雙曲函式......................................................8
參考文獻....................................................................9
第二章壓電材料
2.1 電致伸縮效應.....................................................10
2.2 壓電材料的幾個重要性能參數................................12
2.2.1 壓電方程...................................................... 12
2.2.2 介電損耗角正切tgδ.......................................... 17
2.2.3 機電耦合係數................................................19
2.2.4 機械品質因數................................................23
2.3 幾種常用壓電材料的性能比較.............................32
參考文獻.....................................................................39
第三章超聲壓電換能器
3.1 振子振動模式....................................................41
3.1.1 縱向振動模式................................................41
簡單縱向振子.................................................42
縱向複合式振子Tonpilz水聽器. ...........................59
3.1.2 厚度振動模式..........................................71
3.1.3 薄壁矩圓柱或環形換能器.................................... 75
徑向極化環.....................................................76
切向極化分段陶瓷環.......................................... 82
3.1.4 徑向振動模式.................................................... 85
3.1.5 剪下振動模式................................................... 88
3.1.6 壓電彎曲和彎張換能器......................................90
3.2 大振幅超聲換能器................................................91
3.2.1 大振幅超聲換能器結構.......................................91
3.2.2 縱向複合式換能器............................................. 94
結構和優點................................................... 94
性能參數...................................................... 95
複合棒的幾個性能參數解析表達式的推導.................. 97
振子等效電路............................................ 129
利用等效電路圖運算振子各性能參數.................... 134
3.3 超聲換能器的性能測量...................................... 137
3.3.1 換能器振子的有效耦合係數測量............................. 138
3.3.2 電橋法測量換能器性能.................................... 141
3.3.3 換能器靈敏度校準....................................................... 144
3.3.4 換能器表面振幅測量....................................... 146
加速度計法............................................... 146
雷射干涉法................................................ 148
參考文獻................................................................. 148
第四章半波聚能器
4.1 匹配............................................................ 152
4.2 圓錐形聚能器.................................................... 153
4.2.1 純圓錐形聚能器..............................................153
彈性振動方程的通解........................................ 153
振速分布、應力分布和頻率方程...........................155
振幅放大係數............................................. 158
圓錐形聚能器的特殊情況................................. 161
4.2.2 大端面前接平滑圓柱體的圓錐形聚能器.................. 162
邊界條件................................................... 162
振速分布應力分布頻率方程........................ 163
振幅放大係數節面位置...............................165
4.2.3 小端面後接平滑小圓柱體................................. 168
邊界條件................................................. 168
振速分布應力分布頻率方程......................... 168
振幅放大係數節面位置................................. 170
安裝小工具情況............................................ 171
4.2.4 圓錐形聚能器裝有小工具的情況.......................... 173