径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器及换能方法技术

本发明专利技术属于换能器技术领域，涉及一种径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器及换能方法，包括从内到外依次包裹的内球壳、压电陶瓷球壳以及外球壳；换能器的几何尺寸为T＝(R

【技术实现步骤摘要】
径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器及换能方法
本专利技术属于换能器
，涉及一种径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器及换能方法。
技术介绍
在超声及水声领域，纵向振动夹心式压电陶瓷超声换能器(又称之为朗之万换能器)获得了广泛的应用，原因是此类换能器的结构简单、机电转换效率高且易于优化设计等。然而，随着功率超声技术在化学反应、废水处理、油气田开发、中草药提取、食品工业以及金属冶炼等领域中的广泛应用，对超声功率以及超声的空间作用范围提出了更高的要求，因而对传统的夹心式纵向振动换能器提出了更苛刻的要求，也暴露了其所存在的一些需要克服的问题。总结起来，为了满足大功率超声处理技术中的功率和超声作用范围要求，传统的纵向振动夹心式压电陶瓷超声换能器存在如下不足之处：第一，夹心式纵向振动超声换能器的设计理论要求换能器的横向尺寸不能超过换能器所辐射的声波波长的四分之一，因此此类换能器的声波辐射面积受到自身理论的限制，不能超过一定限度，因而极大地限制了此类换能器的声波辐射功率；第二，夹心式纵向振动超声换能器只能实现超声能量的单一自由度方向辐射，即换能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器，其特征在于：包括从内到外依次包裹的内球壳(1)、压电陶瓷球壳(2)以及外球壳(3)；换能器的几何尺寸为T＝(R

【技术特征摘要】
1.一种径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器，其特征在于：包括从内到外依次包裹的内球壳(1)、压电陶瓷球壳(2)以及外球壳(3)；换能器的几何尺寸为T＝(R3-R2)/(R4-R2)；
其中：R2为内球壳的外半径；R3为压电陶瓷球壳的外半径；R4为外球壳的外半径。


2.根据权利要求1所述的径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器，其特征在于：所述换能器的几何尺寸0﹤T﹤1；
所述换能器的几何尺寸T与换能器的共振频率fr的关系为fr＝30329-9775T+4929T2-2089T3+469T4赫兹；
所述换能器的几何尺寸T与换能器的反共振频率fa的关系为fa＝30331-6449T+2667T2-1203T3+297T4赫兹；
所述换能器的几何尺寸T与换能器的有效机电耦合系数Keffc的关系为Keffc＝0.0738+0.82224T-1.18427T2+0.98934T3-0.33518T4。


3.根据权利要求1或2所述的径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器，其特征在于：所述内球壳(1)的内半径R1为15～60mm；所述内球壳(1)的厚度、压电陶瓷球壳(2)的厚度以及外球壳(3)的厚度均为4～6mm。


4.根据权利要求3所述的径向夹心式球形压电陶瓷复合超声换能器，其特征在于：所述内球壳(1)、压电陶瓷球壳(2)以及外球壳(3)依次通过高强度胶密...

【专利技术属性】
技术研发人员：林书玉，王莎，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61