超声波焊接网讯：本文介绍了一种夹心式弯曲振动 压电陶瓷换能器， 该换能器 由压电陶瓷半圆片、 前后金 属 盖板以及预应力螺拴三部分组成， 在结掏上类似于夹心式纵向振动换能器。从弯曲振动细棒的运 动方程出发 ， 得出了夹心式弯 曲振动 压电换能器的频率设计方程 ， 在此基础上， 进行 了弯 曲振动换 能器设计 ， 结果表明 ， 利用本文得出的公式设计换能器， 其共振频率的测试 值与设计值基本符合。 
   随着声学与电子技术的不断发展． 声学 的应用领域不断扩大， 与此密切相关的换能器技术也得到了迅 速的发展 。在一些较新的 超声应用领域中， 如超声切割、 超声手术刀、  超声电机以及超声焊接等技术中， 弯曲振动 模式超声换能器比其它振动模式换能器( 如 纵向以及扭转振动模式换能器) ， 具有更大的 应用前景， 因此 ， 对弯曲振动超声换能器进行 研究具有现实意义。 在以往的工作中“  ] ， 较 大功率弯曲振动的产生大都利用振动模式的 转换， 如纵向振动换能器激发圆盘或细棒产 生弯曲振动， 由于此类模式转换弯曲振动换 能器的尺寸较大． 结构复杂， 且能量转换效率 较低 ， 因此， 其应用受到了一定的限制。本文 介绍的一种夹心式弯 曲振动换能器， 是在两 块金属细棒之间增加一组压电半圆片， 通过 适当安排压电陶瓷片的极化方向以及一定的 预应力 ， 便可产生弯曲振动。 由于此种结构弯 曲振动换能器尺寸较小， 结构简单 ， 且可承受 大功率， 因此， 在超声车削、 超声手术刀等领 域中具有广泛的应用前景。本文对此类换能 器的结构 ， 频率设计 以及适应范围等进行 了较详细的研究。 

在弯曲振动夹心式压电换能器中， 压电 陶瓷片位于金属棒之中， 其作用是产生一弯曲力矩 ， 以促使细棒产生弯曲振动。 为简化分 析 ， 假设压电陶瓷片位于均匀细棒的中间位 置 ， 即弯曲振动夹心式换能器的结构是对称 的 ． 在此基础上． 可把压电陶瓷片所处位置的 弯曲振动位移分布近似看成是按正弦或余弦 规律分布的。根据压电陶瓷片与细捧连接处 的边界条件 ， 即弯矩及剪力连续， 对于对称模 式的弯曲振动.
   本文叙述了弯曲振动夹心式压电陶瓷换 能器的理论设计及其振动特性， 推导出了换能器的共振频率设计方 程， 并得出了换能器 中由于压电陶瓷片所引起的长度修正。同时，  讨论了影响换能器共振频率设计精度的一些 实际问题。 由此可得以下结论： 
a ．在均匀细 捧初等弯 曲振动理论的基 础上， 介绍了一种用于设计夹心式弯曲振动 压电陶瓷换能器的近似设计理论， 导出了换 能器的共振频率方程。 
b ．为了满足文中的近似条件， 压 电陶瓷 片应位于弯曲振动的位移腹点或节点处，考 虑到弯曲振动细捧的位移分布情况。 因此， 换 能器应设计成对称结构形式 ， 此时． 压 电陶瓷 片位于换能器的中问位置。   
c ．为了保证 陶瓷换能器共 振频率的设 计精度 ， 换能器的横向尺寸应远小于弯曲波 的波长， 同时 ， 压电陶瓷片的总长度也应远小于弯曲波的波长。 
d ．基于细捧的初等弯曲理论， 它要求换 能器的横 向尺寸必须远小于弯曲波的波长。

 如果换能器的横向尺寸较大， 本文方法不再 适用， 此时， 必须利用捧的其它弯曲振动理 论， 即同时考虑捧的旋转惯性及剪切形变。