超聲換能器的分析方法 超聲換能器包含了電路系統(tǒng)、機械振動系統(tǒng)和聲學系統(tǒng) 并且三者在換能器工作時 有機地結合在一起成為一個統(tǒng)一的整體. 這樣就決定了對它的研究方法是融合了電子學、力學、聲學等諸方面的研究方法 并且通過電 - 力 - 聲類比 使三者能夠用統(tǒng)一的等效機電圖和等效方程式 方便地進行對其深入的研究。

為了確定超聲換能器的工作狀態(tài) 必須求出它的機械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式.換能器機械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式 (簡稱為機械振動方程 )是換能器處于工作狀態(tài)時 描寫它的機械振動系統(tǒng)的力與振速的關系式 而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式 (簡稱電路狀態(tài)方程式 )是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的. 由于換能器的機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的 所以機械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡 而電路的變化也會影響到機械系統(tǒng)的振動 因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。

在超聲換能器的設計過程中 有限元計算方法得到了青睞 其中普遍的商用軟件就是ANSYS. 其中與換能器設計有關的問題主要是結構分析、壓電耦合分析、流體 - 結構耦合分析 有時還要用到電磁場分析、熱分析等. 用 ANSYS設計分析換能器的突出優(yōu)點是不受換能器結構及尺寸的限制 可進行復雜結構換能器的設計. 利用有限元軟件進行換能器的設計能方便地計算出換能器的諧振頻率 觀察諧振時換能器各部分的位移分布 得到換能器的導納曲線、發(fā)射接收的頻率響應曲線和指向性圖 還可進行換能器的結構優(yōu)化。