大功率超声换能器的研制
华北工学院　　祝锡晶　武文革　彭彬彬
摘　要　　研究了功率超声换能器的设计方法。依据超声换能器理论建立数学模型 ,确定了功率超声
换能器的工程设计方法 ,得出功率超声换能器的设计特点及参数。这种功率超声换能器可推广应用。
Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ａｉｍｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ.Ｍｅｔｈｏｄｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ
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ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒａｂｏｕｔｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ.Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｗｉｌｌｂｅｕｓｅｄｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙ .
关键词　　功率超声　超声换能器　设计研究

1　引言
超声是物理学的重要分支 ,超声换能器是超声
学的核心部分 ,有它自己独立的学科地位。超声换
能器学科研究的方向是 ,研究尽可能满足工程实用
要求的声波阻抗、脉冲响应、频率响应、阻抗匹配、声
学结构、换能材料及振动模式等特性 ,并设计和协调
这些基本特性 ,达到电与声之间的最佳转换。重点
研究压电现象 ,磁致伸缩现象及洛仑兹力三种机理。
研究声学边界现象 ,如反射、折射及衍射 ,是超声换
能器设计的中心环节 ,最后是超声换能器的应用。
超声振动加工是近一二十年内迅速发展起来的一种
新型的特种加工方法 ,应用范围日渐广泛。换能器
是超声振动加工装置中的关键组件之一。自郎之万
发明夹心式压电换能器以来 ,已有几十年历史 ,经过
前人的不断研究和完善 ,已达到相当的水平。但是
这种换能器在大功率超声的应用方面仍然有工作性
能不够稳定、过热、碎片等问题 ,其中主要是由于工
厂应用中都是长时间工作 ,结果造成换能器过热 ,影
响到正常使用。因而 ,我们针对这些问题 ,重新设计
和制作了新型的压电超声换能器 ,较好地解决了这
些问题。