压电换能器的一致性与配对研究

发布时间：2021-02-04 01:37

　　超声波流量计是一种20世纪70年代开始被广泛应用的非接触式仪表,而作为其关键部件的压电换能器,在实际的工程应用中常常会遇到一致性差以及难配对的问题。因此,本课题对换能器的一致性及配对工作展开研究,旨在给出一种能够对换能器一致性进行定量评价的方法,从而提高配对效率,主要包括以下内容:（1）原理分析。从时差式超声流量计的工作原理出发,解释了超声流量计的计量精度是如何受换能器一致性所影响的。（2）模型推导。对换能器完整的信号传输过程进行理论模型分析,依次介绍了声波的产生、传播以及接收这三个环节对应的传递函数并给出了相关参数的详细测量方法,为后续的换能器一致性评价方法打下了理论基础。（3）一致性评价方法。换能器的一致性包括稳态特性和暂态特性两个方面:稳态特性描述的是换能器电阻抗随频率的变化关系,可以通过导纳圆图法或传递函数法来对换能器的稳态特性进行评价;暂态特性指的是换能器在自发自收情况下输出的电信号,通过比较不同换能器之间电信号波形的相似程度,来实现换能器的最终配对。关于信号波形相似性的度量,本文给出了相关系数法以及形态特征法这两种解决方案。（4）换能器试验。首先通过换能器的配对试验,验证了... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２时差法测量原理示意图??Ｌ??

电晶体在沿该方向的两个相对表面上就会分别出现等量并且异号的正电荷和负电荷。然??而当撤除外部的作用力后，电荷也会随之消失，这种因为外部作用力的存在而导致压电??晶体表面出现正、负电荷的现象，称为正压电效应，如图１．４所示。反之，当把压电晶??体放在某一外电场中时，压电晶体也会在沿着电场的方向上发生形变，把这种压电晶体??因为外电场的作用而使产生形变的现象，称为逆压电效应｜３％３＇如图１．５所示。其中，??晶体形变前的状态如图中实现部分所示，晶体形变后的状态如图中虚线部分所示。??３??

—?Ｌ＿ｊ??图１．４正压电效应不意图??出―，？电??场??丄?Ｉ?Ｉ方??—Ｔ—?Ｈ￣￣「ｔＪ?向??Ｉ?Ｉ??图１．５逆压电效应示意图??在众多具备压电效应的电介质中，压电陶瓷材料由于具备电声效率高、功率容量大，??制作成本低，方便加工以及品种繁多等优点，是目前超声研究及应用中极为常用的压电??材料。此外，压电陶瓷的稳定性极好，其性能在很长的一段时间内几乎都不会发生明显??变化；同时压电陶瓷由于可以承受较大的应力，因此它具有良好的耐压特性［３２］。最为关??键的是由压电陶瓷制成的换能器既能够用作发射器，也能够用作接收器，还能够收发兼??用，特别适合于超声检测领域。本文后续所使用到的压电换能器的压电材料为ＰＺＴ５，??属于压电陶瓷的一种。??Ａ


本文编号：3017499