压电陶瓷换能器收发系统幅频特性建模与分析验证.pdf

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1、第28卷第5期传感技术学报Vo1.28No.52015年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2015AnalysisofanEquivalentCircuitModelfortheTransducerTransceiverSystemofPiezoelectricCeramicTransducerHUZhigang,YINQ,XUShuhan(1.MaritimeCollegeofNingboUniversity,NingboZhejiang315211

2、,China;2.School0,MaterialsScienceandEngineering,ChinaJiliangUniversity,Hangzhou310018,China)Abstract:Piezoelectricceramicultrasonicsystem(PCUS)isanimportantmethodforobjectdetection.AccordingtotheequivalentcircuitmodelofPCUS,theattenuationcoefficientfr

3、omtransmittingexcitationvoltagetoreceivings唔一nalvoltageisanalyzedindetail.And,transferfunctionofthegivenequivalentcircuitmodelforPCUSispresentedinthispaper.Theexperimentshowsthatamplitude一~equeneycurveofthesimulateddataandmeasureddatafortransceiversys

4、temarealmostthesame.ThatprovedthecorrectionofthegivenequivalentcircuitmodelandtransferfunctionofPCUS.Keywords:piezoelectricceramictrgnsducer;amplitude—frequencycharacteristics;transceiversystemmodel;equiva—lentcircuitEEACC:2860A;7230doii:10.3969/j.iss

5、n.1004—1699.2015.05.006压电陶瓷换能器收发系统幅频特性建模与分析验证术胡志钢,尹钦,许姝菡(1.宁波大学海运学院,浙江宁波31521l;2.中国计量学院材料科学与工程学院,杭州310018)摘要:压电陶瓷超声波系统是实现物体探测的重要方法。本文基于压电陶瓷换能器收发系统的等效电路模型,通过引入声波衰减系数建立了发射换能器激励电压与接收换能器输出电压问的关系,并求解出了该等效电路模型的传递函数。实测数据与传递函数仿真数据对比表明,收发系统幅频特性的仿真曲线与实测曲线基本一致,验

6、证了所给等效电路模型与传递函数的正确性。关键词:压电陶瓷换能器;幅频特性;收发系统模型;等效电路中图分类号:TP212.1文献标识码:A文章编号:1004—1699(2015)05-0641-07根据压电陶瓷材料的晶体结构、介电性质、弹性型’、长圆管换能器的机电等效电路j、厚度模式性质等物理特性,利用机一电类比、等效网络法等手下压电等效电路j、压电换能器振动阻尼及分流压段⋯构建的等效电路模型在现代压电陶瓷应用研究电换能器控制一-叫等。中得到广泛应用,是研究压电陶瓷特性常用分析方压电陶瓷换能器的另一

7、研究方向是探伤、测距法,通过建立等效电路模型,可以揭示换能器工作原测速、识别等领域。该领域的换能器应用方式主要理并指导提高换能器的工作效率J,早期典型代表有二种:1收发一体,即发射和接收的工作由一只换有:Sherrit模型c3』,VanDyke模型kGuan模型l4与复能器完成;2收发分体,即接收与发射由两只以上的参数模型等,主要研究等效电路对压电陶瓷换能器换能器共同完成。这两种应用方式都需要对收发系器件的各项物理性能的描述,使之更符合实际情况。统进行性能分析、评价。上述等效电路模型应用均近年来则

8、主要用于特式换能器的研发中,如:压未涉及换能器组成收发系统。电陶瓷薄圆片的机电等效模型_2、切向去耦环形压参考前人研究的基础上,本文基于动态信电陶瓷堆等效电路模型[61、Cymbal阵元等效电路模号分析,根据压电陶瓷换能器的频率特性仿真拟合项目来源:宁波大学学科项目(xkl141048)收稿日期:2014-09-29修改日期:2015-02—05传感技术学报642WWW.chinatransducers.corn第28卷参数,建立一种压电陶瓷收发系统等效电路模型。工作效率。该等效电

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