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技術(shù)知識

淺談超聲波變幅桿的演變歷程

來源:     發(fā)布時間:2019-07-24    作者:admin

【導(dǎo)讀】超聲波變幅桿是超聲系統(tǒng)中的重要組成部分,在超聲系統(tǒng)中起重要的作用。它可以改變換能器的振幅、振速比,效率,溫度范圍,影響換能器的壽命,可見其重要性。那么您是否知道它的演變過程呢?接下來就跟著小編來學(xué)習(xí)下吧!

一、超聲波變幅桿的簡介

超聲波變幅桿也稱為聚能器,它主要作用是將機(jī)械振動的振幅放大,也就是將能量集中在較小面積上,產(chǎn)生聚能作用。

二、超聲波變幅桿的發(fā)展歷史

上世紀(jì)40年代發(fā)明的縱振指數(shù)型變幅桿,是為了大功率超聲波的應(yīng)用;50年代原蘇聯(lián)學(xué)者提出懸鏈線型變幅桿和組合變幅桿;60年代提出了描述變幅桿形狀因數(shù)的概念,并發(fā)展了一種應(yīng)力沿桿件均勻分布的高斯型變幅桿,獲得了高位移振幅。森榮司提出振動方向變換器,開辟了用變幅桿件功率合成方法獲得大功率(50KW以上)超聲的途徑;上世紀(jì)80年代森榮司等又提出夾心彎曲換能器結(jié)構(gòu);90年代根本佐久良雄等人則提出了夾心扭轉(zhuǎn)換能器結(jié)構(gòu);隨后又出現(xiàn)了彎曲振動變幅桿和扭轉(zhuǎn)振動變幅桿,擴(kuò)大了工業(yè)應(yīng)用范圍;除了以上桿件形狀外,在大功率超聲冷拔絲、管等應(yīng)用中出現(xiàn)了等厚度或變厚度的盤形或環(huán)形聚能器;在超聲焊接、切割中又出現(xiàn)了大型塊狀變幅桿件。

三、超聲波變幅桿的現(xiàn)狀

不同形狀函數(shù)變幅桿性能表達(dá)式復(fù)雜、計算工作量大,因此有人研究開發(fā)了一些變幅桿設(shè)計計算軟件。這在相關(guān)范圍內(nèi)能減少實際設(shè)計的工作量,但軟件設(shè)計的理論基礎(chǔ)還是傳統(tǒng)設(shè)計方法的表達(dá)式,對不同形狀的變幅桿或由此組成的復(fù)合桿,想將桿件的設(shè)計尺寸(或頻率)、位移節(jié)點(diǎn)、放大系數(shù)、形狀因數(shù)、在桿件中的應(yīng)力和位移分布路徑同時計算并展現(xiàn)出來,以利于從各個性能指標(biāo)中;

綜合分析和選擇桿件,還是有些難度的。這就需要發(fā)展一種對變幅桿各參量進(jìn)行計算和表達(dá)的方法。該方法基于對變幅桿;兩端面上的邊界條件設(shè)置了四個任意常數(shù),統(tǒng)一了變幅桿的各性能參量表達(dá)式。是通過人為設(shè)置的四個任意常數(shù)來統(tǒng)一的設(shè)計方法,不利于在復(fù)合桿中計算和設(shè)計。如果能用設(shè)計方法本身統(tǒng)一各單級變幅桿各性能參數(shù)的表達(dá)式就可以方便地設(shè)計組合復(fù)雜的復(fù)合桿,而且用統(tǒng)一的表達(dá)式,也能方便研究變幅桿的聲學(xué)性質(zhì)。

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