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月牙形换能器的基本应用

来源: | 发布日期:2022-09-19
钹式换能器的原创性思想来自宾夕法尼亚州立大学材料研究室,该实验室一直致力于压电材料研究和水声换能器开发,早在20世纪80年代末期,通过对第五类弯张换能器进行微型化之后,开创了月牙形换能器(Moonie)。
月牙形换能器

月牙形换能器如图4.8所示。它由一个沿厚 度方向极化的压电陶瓷圆盘和两个黏合在两侧的厚金属端帽构成,两个金属端帽的内侧都有一个月牙形截面的浅腔。在用作传感器时,可将随机轴向压力转化为方向相反的径向力和切向力,因此d33和d31对有效压电系数dh的贡献都是正向的。


用作驱动器时,金属端帽变为机械转化器,将压电陶瓷盘小的径向位移转化并放大为垂直于端帽的轴向位移。月牙形换能器出现之后,很快获得广泛应用,比如用在拖曳阵列和光学扫描仪的精确微定位器上。但是它在结构上有些缺陷,有限元分析表明,其端帽上的轴向位移量不均匀,中心处位移大而端帽边缘处位移小,在黏结层上,较厚的端帽中有较大的应力集中,影响其使用寿命,并且增加了机械损耗,降低了换能器的效率。改进后金届帽采用钹式结构,使换能器克服了月牙形换能器的上述弱点。

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