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淺談超聲波變幅桿的演變歷程

發布時間:2019-07-24 11:15   瀏覽:

【導讀】超聲波變幅桿是超聲系統中的重要組成部分,在超聲系統中起重要的作用。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習下吧!

一、超聲波變幅桿的簡介

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

二、超聲波變幅桿的發展歷史

上世紀40年代發明的縱振指數型變幅桿,是為了大功率超聲波的應用;50年代原蘇聯學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的概念,并發展了一種應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80年代森榮司等又提出夾心彎曲換能器結構;90年代根本佐久良雄等人則提出了夾心扭轉換能器結構;隨后又出現了彎曲振動變幅桿和扭轉振動變幅桿,擴大了工業應用范圍;除了以上桿件形狀外,在大功率超聲冷拔絲、管等應用中出現了等厚度或變厚度的盤形或環形聚能器;在超聲焊接、切割中又出現了大型塊狀變幅桿件。

三、超聲波變幅桿的現狀

不同形狀函數變幅桿性能表達式復雜、計算工作量大,因此有人研究開發了一些變幅桿設計計算軟件。這在相關范圍內能減少實際設計的工作量,但軟件設計的理論基礎還是傳統設計方法的表達式,對不同形狀的變幅桿或由此組成的復合桿,想將桿件的設計尺寸(或頻率)、位移節點、放大系數、形狀因數、在桿件中的應力和位移分布路徑同時計算并展現出來,以利于從各個性能指標中;

綜合分析和選擇桿件,還是有些難度的。這就需要發展一種對變幅桿各參量進行計算和表達的方法。該方法基于對變幅桿;兩端面上的邊界條件設置了四個任意常數,統一了變幅桿的各性能參量表達式。是通過人為設置的四個任意常數來統一的設計方法,不利于在復合桿中計算和設計。如果能用設計方法本身統一各單級變幅桿各性能參數的表達式就可以方便地設計組合復雜的復合桿,而且用統一的表達式,也能方便研究變幅桿的聲學性質。

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