三相压电复合材料及其曲面换能器研究

发布时间：2021-01-25 19:17

　　本文针对水下无人航行器的前视声呐、反蛙人声呐和精细成像声呐等对高频宽带大波束开角换能器的需求,开展三相压电复合材料及其曲面换能器的研究,通过开发三相压电敏感材料研制新型的宽带大波束开角换能器,主要包括三相压电复合材料和换能器两部分研究。论文基于1-3系压电复合材料,提出一种改进的三相压电复合材料结构。该结构由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相材料构成压电复合材料。它突破了传统1-3型压电复合材料两相材料组成的结构,既提高了复合材料的机电耦合系数,又解决了复合材料曲面成型的难题。针对三相压电复合材料,首先应用串并联理论和等效参数理论,建立复合材料的理论计算模型,通过模型计算复合材料等效性能参数与各相材料体积百分比的关系,实现复合材料成分配比的优化设计。其次,基于压电晶片的机电等效理论,建立复合材料的厚度振动频率方程,实现了三相复合材料敏感元件的振动频率设计。最后,应用有限元软件对三相压电复合材料进行仿真分析,进一步优化材料成分配比及曲率半径的优选范围。基于切割灌注法探索三相压电复合材料的制备工艺,建立三相压电复合材料（平面和曲面）的制备工艺流程,并制备出平面和曲面三相压电复合材料样品。经测试... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１压电复合材料的连通类型??

３?＞３??图１－１压电复合材料的连通类型??在以上连通类型的压电复合材料中，１－３型压电复合材料（图１－２）应用最??为广泛［２３］。图１－２中，一维连通的压电小柱周期性的排布在三维连通的聚合物??中，压电小柱沿厚度方向极化，电极被覆在上下表面。在平行于极化方向上，??压电小柱与聚合物并联，复合材料仍可保持较高的压电性。在垂直于极化方向??上，压电小柱与聚合物相串联，削弱了压电小柱间的横向耦合效应，复合材料??能够获得更为纯净的厚度振动，进而提高了厚度机电耦合系数［２４，２５］。聚合物的??加入不仅降低了材料的硬度和脆性，还降低了材料的相对介电常数和特性阻抗??（低的特性阻抗更易于与水介质匹配）。另外

技大学王丽坤等人提出了保留陶瓷基底的１－３复合材料［４３］，如图１－４所示。保留陶瓷基底后，１更加简单，并且复合材料的机械稳定性和温度大学的张凯等人研制了一种１－１－３型压电复合材一维连通的压电小柱和一维连通的金属细柱串接物中。利用该复合材料的一阶、二阶和三阶厚度宽的拓展［４５］。??２７７２＾＾＾Ｓ２２２２ＳＳＳＳ２Ｓ２＾＾ｉ?＾￡２?物＿杉後１１１１?＂＊＿＿＿｜＇？；｜?：ｎ；Ｉ?｜：ｉ?１！；：；：?ｊ：：：ｋ电陶瓷柱聚合物陶瓷基底?，．＇．．’“’．”．“．”＿．＇＂似’一－４?１－３－２型压电复合材料?图］－５?１－１－３型压电复合技大学的秦雷、米徐慧等人也研制出另一种结

【参考文献】：
期刊论文
[1]高频大尺寸水平无指向性发射换能器研究[J]. 朱张立,赵双,董铭锋.  声学与电子工程. 2017(04)
[2]1-3-2型弧形压电陶瓷复合材料与换能器研究[J]. 鲜晓军,林书玉,唐平.  南京大学学报(自然科学). 2015(06)
[3]2-2型PZT/环氧树脂复合压电材料的研究[J]. 辛菲,陈文革.  压电与声光. 2015(04)
[4]中高频水声换能器发展综述[J]. 胡明,朱辉庆.  声学与电子工程. 2014(04)
[5]基于1-3-2型压电复合宽频带水声换能器研究[J]. 鲜晓军,林书玉,王登攀,马晋毅.  压电与声光. 2014(04)
[6]高频宽带换能器研究[J]. 童晖,周益明,王佳麟,翁汝莲.  声学技术. 2013(06)
[7]一款高频弧形换能器[J]. 吴培荣,刘振君,王艳,于亚涛.  声学技术. 2012(06)
[8]弛豫铁电单晶的研究进展—压电效应的起源研究[J]. 李飞,张树君,李振荣,徐卓.  物理学进展. 2012(04)
[9]水声换能器研究新进展[J]. 莫喜平.  应用声学. 2012(03)
[10]一种深水宽带换能器[J]. 夏铁坚,郝浩琦.  声学技术. 2012(01)

博士论文
[1]低频宽带水声换能器研究[D]. 桑永杰.哈尔滨工程大学 2015
[2]1-3系压电复合材料及水声换能器研究[D]. 李莉.北京邮电大学 2008

硕士论文
[1]基于超磁致伸缩材料的水声换能器研究[D]. 陈文艺.杭州电子科技大学 2015
[2]分电极球形发射换能器研究[D]. 冷洁.哈尔滨工程大学 2013
[3]2-2型压电复合材料换能器径向振动特性研究及有限元仿真[D]. 李争彩.陕西师范大学 2008



本文编号：2999745