预应力螺栓对压电换能器性能参数的影响

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压电换能器设计原理

压电换能器设计原理压电换能器是一种将机械能转换为电能或将电能转换为机械能的装置，是一种新型的智能化、高效能、环保型换能器件。

它具有结构简单、可靠性高、转换效率高等特点，在电子、光学、传感、医学等领域有着广泛的应用。

以下是压电换能器设计原理的详细介绍：一、压电换能器概述压电换能器是一种基于压电效应的换能器，它利用了一种特殊的晶体材料，当施加外力时可在其内部产生电荷。

这些电荷可通过电路引导到装置的其他部件中，从而达到机械与电能之间的转换效应。

压电换能器主要由压电材料、电极、背夹板和引线四部分组成。

二、压电换能器的工作原理压电效应是指在压电材料中，当施加外力时微小的晶格形变进而出现分离正、负电荷的现象。

压电材料的压电系数可以表示产生的电荷量与施加的外力之间的关系。

利用这一效应，可以实现机械能与电能之间的转换，即将机械能转换为电能或者将电能转换为机械能。

三、压电换能器的优点1. 结构简单，易于制造和安装，可靠性高。

2. 控制精度高，能够自适应环境变化，并能有效处理温度、湿度、压力等环境参数。

3. 能够实现高精度测量和控制。

4. 体积小，功耗低，适用于微型系统和移动设备。

5. 在探测、测量、计量等领域有着广泛的应用。

四、压电换能器的应用1. 传感领域：压电传感器、加速度计、压力传感器、温度传感器等。

2. 振动与声学领域：压电陶瓷振动器、压电驱动器等。

3. 能量采集与转换领域：压电能量采集器等。

4. 医学领域：压电造影设备等。

总之，压电换能器的高效能、低功耗、小体积等优点逐渐受到人们的青睐，并在各个领域得到了广泛的应用。

材料和尺寸参数对Rainbow型压电换能器发电能力的影响

ＡｂｔａｔＡｉｉｔｏｂａｎｎｕｌｉｄｉｅｔｏｉａｉｎｅｅｇｙ，ａｄｓｇｔｕｔｅｉｖｌｐｄ．Ａｃｏｄｓｒｃ：ｍｎｇａｔｉｉｇｍｔ— ｒｃｉｎｖｂｒｔｏｎｒｅｉｎｓｒｃｕｒｓｄｅｅｏｅｃｒ—
第４卷第２３期２１０１年４月
南
京
航
空
航天大学学报
Ｖｏ．ｏ１４３Ｎ．２
Ａｐｒ２．０１１
ＪｕｎｌｏｎｉｇＵｎｖｒｉｙ０ｆＡｅｏｎｕｔｃＬＡｓｒｎｕｉｓｏｒａｆＮａｊｉｅｓｔｒａｉｓ８ｔｏａｔｃｎ
数值模拟分析表明，属基片的宽度与厚度、能结构初始曲率半径的增大将会引起换能结构两片压电薄膜输金换出电能的降低；属基片长度、电薄膜宽度的增大将会引起两片压电薄膜输出电能的增加；电薄膜长度、金压压厚度的增大将会使得两片压电薄膜输出电能先增加后减小；青铜基片换能器要优于钢基片换能器；能器弧形铍换内侧压电薄膜的输出电能都要大于外侧压电薄膜。最后，合Ｒｉｂｗ型压电换能器的力学分析给出了分析结结ａｎｏ
果的合理解释。
关键词：方向振动能量收集；电换能器；寸参数；能多压尺电

压电陶瓷测量基本知识

压电陶瓷及其测量原理近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。

由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。

同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。

（一）压电陶瓷的主要性能及参数（1）压电效应与压电陶瓷在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。

这两种正、逆压电效应统称为压电效应。

晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。

在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。

（2）压电陶瓷的主要参数1 、介质损耗介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。

在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。

介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图1 所示，I C为同相分量，I R为异相分量，I C与总电流I的夹角为，其正切值为tan 1CR其中3为交变电场的角频率, R为损耗电阻，C为介质电容。

s R1C1 s L1图1交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时）2、机械品质因数机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。

机械品质因数越大，能量的损耗越小。

产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。

机械品质因数Q m的定义为:谐振时振子储存的机械能 cQm谐振时振子每周所损失的机械能2兀机械品质因数可根据等效电路计算而得式中R1为等效电阻（Q）, s为串联谐振角频率（Hz ）, C1为振子谐振时的等效电容（F），L1为振子谐振时的等效电感。

压电振子预应力螺栓疲劳强度分析

压电振子预应力螺栓疲劳强度分析作者：付昌马雄超杨斌颖苗士超来源：《声学与电子工程》2022年第01期摘要预应力螺栓是压电换能器振子的主要受力部件，换能器振子工作时，在连续载荷循环作用下预应力螺栓可能会发生疲劳断裂导致换能器失效。

针对该问题，文章对振子预应力螺栓进行了受力分析，介绍了基于古德曼准则的材料安全系数计算方法，运用有限元软件对特定压电振子的预应力螺栓进行力学仿真及疲劳强度分析，得到了预应力螺栓在谐振频率下连续工作的损伤情况及安全系数，并对预应力螺栓受力薄弱点进行了分析，提出改进方法，对该类振子的设计具有较好的参考意义。

关键词换能器压电振子；预应力螺栓；载荷循环；疲劳分析；安全系数典型换能器振子一般由压电陶瓷、金属盖板及预应力螺栓组成，在振子装配过程中会依据换能器性能施加预紧力。

在换能器工作过程中，压电陶瓷的扩张和收缩使得预应力螺栓承受周期性的振动载荷，螺栓表面会不断产生微磨损和微裂纹，这些微磨损和微裂纹随着时间的推移而扩展，使得螺栓材料剩余强度不断降低，低于材料的标称屈服强度，而后期材料内部逐渐频繁发生的裂纹起裂及扩展的演化过程使材料有效承载面积剧减，造成材料强度的快速降低，引发失效破坏。

当应力强度超过材料断裂韧度时，破坏会在一瞬间发生，导致换能器失效。

疲劳破坏与静应力作用下的破坏有显著的不同，螺栓疲劳断裂时的应力值通常要比在静载荷作用下的强度极限低很多。

由于振子预应力螺栓要承受较大的装配预紧力和工作载荷，一般使用强度高、抗疲劳性能好的高强度螺栓。

预应力螺栓的疲劳失效是换能器振子失效的主要形式之一，因此，对预应力螺栓进行强度校核及疲劳分析，对于换能器振子设计具有很大的实用意义。

1振子螺栓的受力分析压电换能器工作时，由于压电元件周期性的扩张和收缩，振子的预应力螺栓在受到装配时施加的预应力以外，还受到压电元件振动时产生的循环变载荷。

当压电元件扩张时，预应力螺栓拉伸量增大使得其所受拉力增大；当压电元件收缩时，预应力螺栓拉伸量减小使得其所受拉力减小，在特定电压和频率下施加在预应力螺栓上的工作载荷变化曲线如图1所示。

纵向压电式换能器模态分析及实验研究

纵向压电式换能器模态分析及实验研究王应彪;刘传绍;王远;张庆文【摘要】The ultrasonic transducer is key part of ultrasonic and ultrasonic processing,The longitudinal piezoelectricity Compound transducer for ultrasonic processing have been developed whi1e drawn the ratitinal structure form and design parameter of high-power on the basis of studying the basic theores of ultrasonic transducer of power. The best vibration mode of the transducer and it's radiation terminal surface can be analyzed adopt finite element,in addition the longitudinal resonance frequency can be definite through the experiment,and the amplitude of the transducer raduation terminal surface have been shown that is the largest in resonance point; When frequency is sure, the amplitude increases with increase of the power,It is the farther from resonance point in frequency, the amplitude is reduced gradually.%超声换能器是超声加工乃至超声学的核心部件,在研究功率超声换能器基本理论的基础上,进行大功率纵向压电式复合换能器的研制,得出了适应超声加工的大功率纵向压电式换能器的合理结构形式和设计参数,确定了所用压电换能器结构参数及前后盖板振速比,并采用有限元法对换能器进行振动模态分析,确定换能器辐射端面的最佳振动模态及其纵向谐振频率,并通过实验研究加以验证.研究表明,换能器辐射端面振幅在谐振点处最大;当频率一定时,振幅随着功率的增大而增大,当频率离开谐振点频率越远,振幅逐渐减小.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P113-115)【关键词】纵向压电式复合换能器;固有频率;模态分析【作者】王应彪;刘传绍;王远;张庆文【作者单位】西南林学院,交通机械与土木工程学院,昆明,650224;河南理工大学,机械与动力工程学院,焦作,454000;西南林学院,交通机械与土木工程学院,昆明,650224;西南林学院,交通机械与土木工程学院,昆明,650224【正文语种】中文【中图分类】TH16;TB5521 引言超声换能器是超声振动加工装置中的关键组件之一，是超声加工乃至超声学的核心部分。

预紧力改变换能器谐振频率和阻抗的机制

预紧力改变换能器谐振频率和阻抗的机制近年来，预紧力作为一种被广泛应用于能量转换器中的控制手段，引起了学术界和工业界的广泛关注。

预紧力的改变可以对换能器的谐振频率和阻抗产生明显影响，进而影响能量转换效率和性能。

本文将从理论分析和实验研究的角度探讨预紧力改变换能器谐振频率和阻抗的机制。

一、预紧力对换能器谐振频率的影响1. 弹性元件的拉伸和压缩导致的频率变化当预紧力作用于换能器的弹性元件时，弹性元件的拉伸和压缩会引起其固有频率的变化。

在拉伸状态下，弹性元件的频率会提高，而在压缩状态下，频率会降低。

这是由于预紧力改变了弹性元件的刚度和质量，进而影响了其振动频率。

2. 换能器结构的变形导致的频率变化除了弹性元件的变形外，预紧力还会引起换能器结构的微小变形，进而改变其谐振频率。

这种变形可能涉及换能器的机械部件、电气部件甚至磁性部件。

通过理论计算和有限元分析，可以得出预紧力对换能器结构的微小变形会影响其振动模态和频率响应。

二、预紧力对换能器阻抗的影响1. 阻抗的定义和确定方法换能器的阻抗是描述其电-机-声特性的重要参数，也是影响能量转换效率和传递性能的关键因素。

换能器的阻抗包括电阻、电感和机械阻尼等部分，通过实验测量和理论推导可以确定其频率响应和阻抗特性。

2. 预紧力对换能器阻抗的影响机制预紧力不仅影响了换能器的谐振频率，也会改变其电-机-声特性，进而影响其阻抗。

在实际的能量转换过程中，预紧力的改变会改变换能器的机械结构和电气特性，导致阻抗的实部和虚部发生变化。

这些变化可能会对换能器的性能产生重要影响，需要通过实验和理论分析来深入研究。

三、预紧力改变换能器谐振频率和阻抗的应用1. 精密控制应用预紧力可以作为一种精密控制手段应用于换能器中，通过改变预紧力的大小和方向，可以实现对换能器谐振频率和阻抗的精确调控，满足特定应用的需求。

2. 能量转换优化在能量转换系统中，预紧力的改变可以用于优化换能器的谐振频率和阻抗，提高能量转换效率和性能，降低系统的能量损耗。

压电换能器的工作原理及应用

压电换能器的工作原理及应用工作原理压电换能器是一种能将电能转化为机械振动能量的装置。

它基于压电效应，通过施加机械应力或电场来改变压电材料的形状，从而产生机械振动。

其工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.施加机械应力或电场：压电换能器通常由压电材料制成，如压电陶瓷或聚合物。

在工作时，会施加一个机械应力或电场到压电材料上。

2.压电效应产生：当机械应力或电场施加到压电材料上时，会导致其中的正负电荷重新分布，从而改变压电材料的形状。

3.机械振动产生：由于压电材料的形状改变，会引起其中的机械应力的释放，从而产生机械振动。

4.电能转化：随后，压电换能器将机械振动能量转化为电能，可以用于供电或传输给其他电子设备。

应用领域压电换能器在各个领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用领域：•声波发生器：压电换能器可将电能转化为机械振动，可用于产生声波。

因此，在无线通信、超声波检测、声纳等领域中，压电换能器常被用作声音的产生器。

•振动传感器：由于压电换能器能将机械振动转化为电能，它在振动传感器中被广泛应用。

例如，在汽车安全气囊、医疗设备中，可用于检测和测量振动。

•能量采集：压电换能器可将机械振动能量转化为电能，从而用于能量采集。

这种能量采集技术被广泛应用于无线传感器网络、自动化系统等领域，以减少或消除电池更换的需要。

•压力传感器：由于压电材料对机械应力的敏感性，压电换能器可用于制作压力传感器。

在工业控制、汽车制造和航空航天等领域中，压电换能器被广泛用于测量和监测压力。

•科学研究：压电换能器在科学研究中也发挥着重要作用。

例如，在实验室中，可将压电换能器用于悬浮和操纵微小物体，或者用于控制和调节实验装置的振动。

总结压电换能器是一种将电能转化为机械振动能量的装置，基于压电效应工作。

它在声波发生器、振动传感器、能量采集、压力传感器和科学研究等领域中有广泛的应用。

通过了解压电换能器的工作原理和应用领域，我们可以更好地理解和应用这一技术。

压电陶瓷性能参数解析

压电陶瓷性能参数解析压电陶瓷是一种应用广泛的功能陶瓷材料，具有优异的压电性能。

压电陶瓷的性能参数对于材料的应用和设计具有重要的参考意义。

本文将对压电陶瓷的几个重要性能参数进行解析，并分析其对材料性能的影响。

1.压电系数压电系数是衡量压电陶瓷材料压电效应强弱的一个重要参数。

它表示了材料在受到外界应力或电场刺激下的压电响应程度。

压电系数通常分为压电应力系数d和压电电比系数g两种。

其中，d系数表示了材料在受到外力压紧时输出的电荷量与应力之间的关系，而g系数表示了材料在受到外电场刺激时输出电荷的量与电场强度之间的关系。

2.介电常数介电常数是指材料在外电场刺激下的电介质性能。

它反映了材料对电磁波的介质响应能力。

介电常数由静电介电常数ε和介电损耗tanδ两个参数组成。

静电介电常数ε表示了材料在频率趋近于零时的介电性能，而介电损耗tanδ则表示了材料在外电场作用下存在的能量损耗。

3.压电谐振频率和机械品质因数压电谐振频率是指压电元件在应用于谐振电路时的共振频率。

它是由压电材料的物理性质和结构参数共同决定的。

机械品质因数则是衡量压电元件在谐振电路中信号传输的能力和能量损耗的一个参数。

较高的机械品质因数意味着能够更有效地将能量传输给压电材料。

4.矢量磁导率矢量磁导率是压电陶瓷材料对磁场的响应能力。

它由静磁导率和磁导率损耗θ两个参数组成。

静磁导率描述了材料对磁场的响应能力，而磁导率损耗θ则表示了材料在外磁场作用下存在的能量损耗。

这些性能参数对于压电陶瓷材料的应用具有重要的影响。

例如，较高的压电系数和介电常数意味着材料具有更强的压电效应和介电性能，适用于压电传感器和电控驱动器件等领域。

而较高的压电谐振频率和机械品质因数则意味着材料能够更好地应用于高频谐振器和滤波器等器件。

另外，矢量磁导率的大小对于磁声换能器和磁传感器的性能也有着重要的影响。

总之，了解和解析压电陶瓷的性能参数对于材料的选择和应用具有重要的意义。

不同性能参数的大小和综合能力决定了压电陶瓷的功能和应用范围。

螺栓预应力引起的轴向力

螺栓预应力引起的轴向力螺栓预应力是一种通过施加额外的轴向力来增加螺栓连接紧固力的方法。

螺栓预应力可以通过多种方式引起轴向力，如扭矩预应力、拉伸预应力和压缩预应力等。

这篇文章将详细介绍螺栓预应力引起的轴向力，并探讨其在工程设计和施工中的应用。

我们需要了解螺栓预应力的原理。

螺栓连接是一种常见的连接方式，通过螺纹配合将两个或多个零件紧密连接在一起。

然而，由于外力的作用或者材料的变形，螺栓连接可能会发生松动或者断裂的情况。

螺栓预应力的目的就是通过施加额外的轴向力，使螺栓连接更加紧固，增加其承载能力和稳定性。

扭矩预应力是一种常见的螺栓预应力方式。

通过施加扭矩力于螺栓上，使其产生轴向拉伸力，从而实现螺栓连接的预应力。

扭矩预应力的大小取决于施加的扭矩力和螺栓的特性，如弹性模量和截面积等。

通常情况下，螺栓的扭矩预应力应该符合设计要求，既不能过小导致连接松动，也不能过大导致螺栓断裂。

拉伸预应力是另一种常见的螺栓预应力方式。

通过施加拉伸力于螺栓上，使其产生轴向拉伸力，从而实现螺栓连接的预应力。

拉伸预应力可以通过液压拉伸器或者液压千斤顶等工具来实现。

与扭矩预应力不同的是，拉伸预应力可以更加精确地控制螺栓的预应力大小。

在工程设计中，拉伸预应力常常用于对于对连接要求较高的场合，如桥梁、高层建筑和机械设备等。

压缩预应力是一种不常见但有时也会使用的螺栓预应力方式。

通过施加压缩力于螺栓上，使其产生轴向压缩力，从而实现螺栓连接的预应力。

压缩预应力通常用于某些特殊情况下，如需要抵抗地震或者爆炸冲击的场合。

在这些情况下，压缩预应力可以增加螺栓连接的稳定性和抗震能力。

螺栓预应力在工程设计和施工中有着广泛的应用。

首先，螺栓预应力可以增加连接的紧固力，提高连接的承载能力。

在桥梁和高层建筑等大型工程中，螺栓连接通常需要承受巨大的荷载，因此螺栓预应力非常重要。

其次，螺栓预应力可以提高连接的稳定性和抗震能力。

在地震或者爆炸冲击的情况下，螺栓连接容易发生松动或者断裂，而预应力可以防止这种情况的发生。

螺栓对压电换能器性能参数影响的数学建模与仿真

螺栓对压电换能器性能参数影响的数学建模与仿真谢歆鑫（西安航空职业技术学院，西安710089）摘要：由于螺栓影响性，将其等效划分为四端网络，融入于换能器机电等效电路，通过频率数学方程表达式建立，仿真分析了螺栓长度、直径、位置、材料与压电换能器性能参数的关系。

得出结论，逐渐增加长度，则换能器有效机电耦合系数不断变大；随着直径增大，换能器有效机电耦合系数则呈现一定的缩减状态；螺栓位置变化时，有效机电耦合系数随之发生变化；材料选择45#钢时，有效机电耦合系数处于最低状态，而选择钛时，有效机电耦合系数相对较大，而综合考虑螺栓强度与耐腐蚀性，以钛为最佳材料；综上就压电换能器而言，科学合理设计螺栓，在确保机械强度的基础上，以钛为材料，螺栓较长、较细，则可在很大程度上显著优化压电换能器整体性能。

关键词：螺栓；压电换能器；性能参数；数学建模中图分类号：TN712；TB552文献标识码：A文章编号：1001-5922（2021）03-0171-04Mathematical Modeling and Simulation of the Influence of Bolts on the Performance Parameters of Piezoelectric TransducersXie Xinxin（Xi'an Aeronautical Polytechnic Institute,Xi'an710089,China ）Abstract ：Because of the influence of bolt,the equivalent is divided into four-terminal network,which is integrat⁃ed into the electromechanical equivalent circuit of transducer,and the expression of frequency mathematical equa⁃tion is constructed.The simulation analyzes the relationship between the bolt length,diameter,position,material and the performance parameters of the piezoelectric transducer.The results show that the effective electromechani⁃cal coupling coefficient of the transducer will become larger as the length gradually increases;as the diameter in⁃creases,electromechanical coupling coefficient shows a certain reduction state;when the bolt position changes,electromechanical coupling coefficient changes;when the material selects 45#steel,electromechanical coupling coefficient is at the lowest state,and when the titanium is selected,electromechanical coupling coefficient is rela⁃tively large,and considering the bolt strength and corrosion resistance,titanium is the best material;In summary,with regard to piezoelectric transducers,the bolts are scientifically and reasonably designed,on the basis of ensur⁃ing mechanical strength,with titanium as the material,the bolts are longer and finer,can significantly optimize the overall performance of piezoelectric transducers to a large extent.Key words ：bolt;piezoelectric transducer;performance parameter;mathematical modeling 目前在大多数理论计算中，关于压电换能器的大量研究直接忽视了螺栓影响性。

高强度螺栓声速检测的压电换能器研究应用设计

离，可以得到简化的两类平面波的声波传播速度公式式中：C L代表固体中的纵波传播速度，
播速度，λ和μ为各项同性的
（1）和式（2）
在无应力情况下，
根据温度对声速的影响，我们可以根据公式进行修正，推导应力与超声波速的关系，
超声检测。

可以发现，
测的核心因素，若能直接检测声速对应力检测是一种非常
离为近场区长度N：
式中D s为波源直径，
声压在近场区会出现极大极小值状况，
量是非常不利的。

考虑波束的指向性：
θ0为纵波声场的半扩散角，
也就是说波束的半扩散角限制了超声检测范围。

频率的大小影响超声衰减的强弱程度，
大，较高频率的超声波会产生严重衰减，
大大降低了信噪比。

考虑到超声衰减和螺栓长度的影响，当被测工件长度mm
式中，Δm-n为第m
δ为表面反射损失。

当被测工件长D
回波B2的分贝差计算：
（a）DA5P20回波信号
（b）N2.5P20回波信号
（c）N5P25回波信号
图1无应力下M36X200螺栓波形图
设备内设置了闸门线，只需把闸门线移动至逻辑门的位置，通过计算就能直接得到声速值。

为了保证可信度，检测十次求平均值，实验测得M36X200螺栓在N5P20单晶探
图2过零检测逻辑原理。

一种医用超声换能器用预应力螺栓的制备方法发明专利

一种医用超声换能器用预应力螺栓的制备方法技术领域本发明涉及一种预应力螺栓的制备方法，尤其涉及一种医用超声换能器用预应力螺栓的制备方法。

背景技术超声波是指频率大于20KHz以上的声波，因其方向性好，穿透力强，已被广泛应用于超声刀手术、超声波雾化、B超检查、超声波制药等诸多医学领域。

相较于传统手术，超声刀手术具有切割精度高、创伤范围小、凝血效果佳、视野更加清晰、手术时间大幅缩短、术后恢复快等优点，给医生和患者都带来了巨大好处。

超声手术刀设备主要由高频功率源和超声振动系统两部分组成。

超声振动系统又包括三个部分：超声换能器、超声变幅杆、超声刀刀头。

其中，超声换能器是进行能量转换的器件，它可以将超声波发生器产生的振荡电信号转换成机械振动信号，即把电能转化成机械能。

换能器主要由前盖板(含变幅杆)、压电陶瓷片、电极片、后盖板和预应力螺栓等组成。

预应力螺栓的作用是由于压电陶瓷的抗拉强度Te(约为50MPa)远小于抗压强度Tc(约为500MPa)，若不施加预应力，压电陶瓷在工作过程中，很容易超过抗拉强度Te，发生破坏，大幅限制其使用范围，比如不能在大振幅或大功率激励下使用。

为拓展使用范围，需对压电陶瓷施加预应力，保证超声换能器振动时，压电陶瓷晶堆始终处于压缩状态。

由此可见，预应力螺栓所用材料应具备高强度、高硬度、较好的塑性以及良好的生物相容性等特点。

目前，预应力螺栓的常用材料有40Cr和45钢，但是40Cr的断后伸长率一般仅为10％，而45钢的屈服强度仅在400MPa左右，均不能很好地满足高功率高振幅超声换能器的需求。

钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属，因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高和生物相容性好等特点而被广泛用于医学领域。

由于钛合金自身材料价格高于钢铁、铝合金等金属，采用锻造、机加工等固态成型技术制造复杂钛合金构件如预应力螺栓等，难度大、加工量大、材料利用率低、成本高，因此，提出一种医用超声换能器用工艺简单、成本低廉且性能优异的预应力螺栓制备方法是目前亟需解决的问题。

m18高强螺栓预应力设计值

M18高强螺栓预应力设计值一、引言在建筑工程中，预应力设计是一项重要的工作。

而螺栓预应力技术是其中的关键环节之一。

本文将围绕"M18高强螺栓预应力设计值"展开讨论，介绍相关内容。

二、M18高强螺栓的基本概念M18高强螺栓是一种常用于建筑工程中的紧固件。

它的直径为18毫米，采用高强度材料制成，能够提供较大的预应力。

三、螺栓预应力设计的影响因素螺栓预应力设计受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1.螺栓的材料性能：材料的强度和延伸性能对螺栓的预应力设计值有直接影响；2.螺栓的安装方式：不同的安装方式会引起螺栓受力方式的不同，从而影响预应力设计值；3.螺栓的使用环境：螺栓所处的环境条件，如温度、湿度等，也会对预应力设计值产生影响。

四、高强螺栓预应力的计算方法高强螺栓的预应力设计值需要根据实际情况进行计算。

一般来说，通过以下步骤可以获得预应力设计值：1.确定螺栓的材料强度等级；2.根据螺栓的直径和材料强度等级，查找相应的预应力设计值表；3.根据实际受力情况，选择适当的安装方式，并考虑环境条件等因素；4.根据所选安装方式和环境条件，确定螺栓的预应力设计值。

五、高强螺栓预应力设计值的应用案例本文以一个实际的案例来说明高强螺栓预应力设计值的应用。

以某桥梁工程为例，根据桥梁的结构体系和受力情况，计算并确定了M18高强螺栓的预应力设计值。

六、高强螺栓预应力设计值的质量控制在工程实践中，确保高强螺栓预应力设计值的准确性和可靠性是非常重要的。

因此，需要进行相应的质量控制措施，包括材料的选用、施工工艺的把控、设备的校验等方面。

七、高强螺栓预应力设计值的变异性分析高强螺栓预应力设计值在实际应用中会存在一定的变异性。

本文将对高强螺栓预应力设计值的变异性进行分析，并提出相应的改进措施。

八、结论本文围绕"M18高强螺栓预应力设计值"展开讨论，介绍了螺栓预应力设计的基本概念、影响因素、计算方法以及质量控制等内容。

超声换能器预应力

超声换能器预应力
超声换能器是一种能将电能转化为机械能的装置，广泛应用于医疗、工业和科学领域。

它的特点是能够产生高频振动，并且能够将振动能量传递到目标物体上。

预应力是指在超声换能器中，施加一定的预先应力，以增加换能器的稳定性和效率。

预应力可以通过不同的方式实现，例如使用特殊的材料或结构设计。

这样做的目的是为了确保超声换能器在工作时能够产生稳定的振动，并且能够将振动能量有效地传递给目标物体。

预应力的作用是多方面的。

首先，它可以提高超声换能器的机械稳定性。

由于超声换能器在工作时需要承受较大的振动力，如果没有预应力的支撑，换能器可能会出现变形或损坏的情况。

通过施加预应力，可以增加换能器的刚度，从而提高其抗振能力。

预应力还可以提高超声换能器的效率。

预应力可以使换能器在工作时更加稳定，减少能量的损耗。

这样一来，超声换能器在将电能转化为机械能时，能够更高效地将能量传递给目标物体，提高工作效率。

预应力还可以改善超声换能器的频率响应特性。

通过合理地施加预应力，可以使换能器在工作时更加稳定，频率响应更加均匀。

这样一来，超声换能器在应对不同频率的振动时，能够更好地适应，提高工作效果。

预应力在超声换能器中起到了重要的作用。

它可以增加换能器的稳定性和效率，提高其工作性能。

在超声换能器的设计和制造中，预应力应该得到充分考虑，以确保换能器能够稳定、高效地工作。

端盖对压电换能器性能参数的影响分析

端盖对压电换能器性能参数的影响分析刘泽宇;祝锡晶;李婧;黎相孟【摘要】针对市场现有工业用换能器使用前后端盖同种材料的现象,设计并对比了三种不同材料前端盖换能器性的能参数,得出其最优组合.使用解析法分析了后端盖为重金属,前端盖取三种不同金属材料时压电换能器的尺寸;画出等效电路图详细分析了不同材料下前端盖长径比递增时,前后振速比与品质因数的变化趋势.结果表明:后端盖为45钢的情况下,同长径比换能器的前后振速比关系为304不锈钢最小,45钢中等,7075Al最大;换能器的品质因数在辐射面尺寸附近小范围内的整体变化趋势呈正态分布;最后对不同端盖材料的换能器进行参数测量并得出最优尺寸.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】5页(P80-83,88)【关键词】不同材料;前端盖;长径比;振速比;品质因数【作者】刘泽宇;祝锡晶;李婧;黎相孟【作者单位】中北大学机械工程学院,山西太原 030051;中北大学机械工程学院,山西太原 030051;中北大学机械工程学院,山西太原 030051;中北大学机械工程学院,山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH1421 引言换能器是可以实现电能与机械能相互转换的一种复杂系统[1]。

夹心式压电超声换能器在大功率超声设备中应用得较为广泛[2]，其具有机电转换效率高、功率容量大等特点，在各行各业中都有广泛的应用，其种类多种多样，按照工作环境可以分为检测用换能器、清洗用换能器、机械振动用换能器以及工业焊接用换能器等；按工作性质可以分为功率超声、检测超声以及医疗成像等[3-5]。

夹心式压电换能器的性能受到其各部分材料、尺寸结构以及外接负载等各方面的影响，目前针对换能器的研究主要集中在外界环境以及材料几何尺寸对其性能参数的影响[6]。

文献[7]较为全面地探讨了前后端盖设计尺寸对声换能器频带宽度的影响；文献[8]对两种材料螺栓对应的换能器进行了有限元仿真，并利用阻抗仪对其进行测试分析；文献[9]确定了前端盖为45钢时换能器各部分尺寸参数，得出了谐振频率方程，并进行了仿真；文献[10]也对压电陶瓷、前端盖端面尺寸等参数对换能器频率特性的影响分别进行了研究；而大多尚未详细讨论过端盖材料对于压电换能器前后振速比以及品质因数的影响。

压电换能器及其超声参数测定实验注意事项

压电换能器及其超声参数测定实验注意事项压电换能器是一种能够将电能与机械能相互转换的器件。

在超声参数测定实验中，压电换能器起到了重要的作用。

本文将介绍压电换能器及其在超声参数测定实验中的注意事项。

一、压电换能器的原理和特点压电换能器是一种利用压电效应将电能转换为机械能的器件。

它由压电片、电极和负载组成。

当施加电压时，压电片会产生机械应变，从而产生声波。

压电换能器具有体积小、重量轻、响应速度快、频率响应宽等特点，因此在超声参数测定实验中被广泛应用。

二、超声参数测定实验注意事项1. 实验前准备：在进行超声参数测定实验之前，需要对压电换能器进行检查，确保其电极无损坏，并且与测量设备正确连接。

同时，还需根据实验要求选择合适的工作频率和电压。

2. 实验环境：超声参数测定实验需要在无干扰的环境中进行，以避免外界噪声对实验结果的影响。

实验室应保持安静，并确保实验台面平整稳固。

3. 实验安全：在进行超声参数测定实验时，应注意安全操作。

避免触摸电极和高压电源，以防触电事故发生。

同时，实验时应佩戴适当的防护眼镜和手套，以防止误伤。

4. 实验步骤：按照实验要求进行实验步骤，确保操作的准确性和实验结果的可靠性。

在实验过程中，注意调节电压和频率，以获取所需的超声参数。

5. 实验数据：在超声参数测定实验中，需要准确记录实验数据。

包括输入电压、输出电压、工作频率等参数。

同时，还需要记录压电换能器所处的环境温度和湿度等参数，以便后续分析和比较实验结果。

6. 数据处理：对实验数据进行合理的处理和分析，计算得到所需的超声参数。

在数据处理过程中，要注意排除异常值和误差，确保结果的准确性和可靠性。

7. 结果讨论：在实验结果讨论中，要对实验结果进行合理的解释和分析。

比较不同实验条件下的结果差异，并探讨可能的原因。

同时，还可以对实验结果进行图表展示，以便更直观地表达。

8. 实验总结：在实验总结中，要对超声参数测定实验进行全面的总结和评价。

包括实验过程中遇到的问题和解决方法，实验结果的可靠性和准确性等方面。

螺栓预应力引起的轴向力

螺栓预应力引起的轴向力螺栓预应力是一种通过施加轴向力来增强螺栓连接的方法。

预应力螺栓可以在结构工程中起到重要的作用，可以有效地增强连接的稳定性和承载能力。

本文将从螺栓预应力引起的轴向力的定义、作用机理、施加方法和应用领域等方面进行探讨。

螺栓预应力引起的轴向力是指在螺栓连接中施加的一种力，该力使螺栓处于拉伸状态。

通过预应力作用，螺栓连接的零件之间产生压力，从而增加了连接的紧密性和稳定性。

预应力螺栓的轴向力通常是通过螺栓紧固时的扭矩或拉伸力来实现的。

螺栓预应力的作用机理是利用螺栓连接时的弹性变形来增加连接的紧密度。

当螺栓被紧固时，螺栓会发生弹性变形，产生一个与外力相抵消的轴向力，即预应力。

这种预应力能够在连接中产生一种压力，使连接的松动程度大大降低，从而提高连接的承载能力和抗震性能。

螺栓预应力的施加方法主要有两种，一种是通过扭矩控制法，即通过控制螺栓紧固时的扭矩大小来实现预应力的施加；另一种是通过拉伸控制法，即通过在螺栓上施加拉伸力来实现预应力的施加。

无论采用哪种方法，都需要根据实际情况确定预应力的大小和施加方式，以确保连接的稳定性和可靠性。

螺栓预应力在工程中有广泛的应用领域。

首先，它可以用于大型钢结构的连接，如桥梁、厂房等。

在这些结构中，预应力螺栓可以增强连接的稳定性，提高整体结构的承载能力。

其次，预应力螺栓还可以用于混凝土结构的连接，如楼板、梁柱等。

在混凝土结构中，预应力螺栓可以减少结构的开裂和变形，提高结构的抗震性能。

此外，预应力螺栓还可以用于机械设备的连接，如风力发电机组、汽车发动机等。

在这些设备中，预应力螺栓可以增加连接的紧密度，提高设备的工作效率和安全性。

螺栓预应力引起的轴向力是一种通过施加轴向力来增强螺栓连接的方法。

通过预应力的作用，可以提高连接的稳定性和承载能力，减少结构的变形和开裂。

预应力螺栓的施加方法主要有扭矩控制法和拉伸控制法，应用领域广泛，涉及到钢结构、混凝土结构和机械设备等领域。

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