[发明专利]一种大功率超声换能器的设计及相关参数求解方法有效
| 申请号： | 201910575312.8 | 申请日： | 2019-06-28 |
| 公开（公告）号： | CN110287617B | 公开（公告）日： | 2022-09-27 |
| 发明（设计）人： | 邢秀琴 | 申请（专利权）人： | 中北大学 |
| 主分类号： | G06F30/20 | 分类号： | G06F30/20 |
| 代理公司： | 太原新航路知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 14112 | 代理人： | 王勇 |
| 地址： | 030051 山*** | 国省代码： | 山西;14 |
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| 摘要： | 本发明涉及超声换能器的设计方法，具体是一种大功率超声换能器的设计及相关参数求解方法。本发明解决了传统的超声换能器设计方法不适用于设计大功率超声换能器的问题。一种大功率超声换能器的设计及相关参数求解方法，该方法是采用如下步骤实现的：a.定义大功率超声换能器的如下设计参数；b.将大功率超声换能器的直径和高度之比2R/H作为仿真的输入参数，并利用COMSOL软件进行仿真，由此得到一系列离散数据点；c.对离散数据点采用对数函数进行拟合；d.给定大功率超声换能器的直径2R及高度H，并根据式(7)求解得到大功率超声换能器的纵径耦合相关系数n；e.将求解得到的上述设计参数应用于大功率超声换能器的设计。本发明适用于大功率超声换能器的设计。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 大功率 超声 换能器 设计 相关 参数 求解 方法 | ||
【主权项】：
1.一种大功率超声换能器的设计及相关参数求解方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：a.定义大功率超声换能器的如下设计参数：纵径耦合系数N、纵径耦合相关系数n、纵向等效弹性模量Ez、径向等效弹性模量Er、纵向等效声速cz、纵向等效波数kz；具体定义公式如下：![]()
n＝|Dz/Dr|； (2)；![]()
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式(1)～(6)中：Dz表示大功率超声换能器的纵向位移；Dr表示大功率超声换能器的径向位移；E表示大功率超声换能器材料的弹性模量；ρ表示大功率超声换能器材料的密度；ω表示大功率超声换能器的振动角频率；b.将大功率超声换能器的直径和高度之比2R/H作为仿真的输入参数，并利用COMSOL软件进行仿真，由此得到一系列离散数据点；所述离散数据点的横坐标为大功率超声换能器的直径和高度之比2R/H；所述离散数据点的纵坐标为大功率超声换能器的纵向位移和径向位移之比|Dz/Dr|，即大功率超声换能器的纵径耦合相关系数n；c.对离散数据点采用对数函数进行拟合，由此得到大功率超声换能器的纵径耦合相关系数n与直径和高度之比2R/H的关系曲线；关系曲线具体表示如下：n＝2.737(ln(2R/H))2+8.235ln(2R/H)‑7.892 (7)；d.给定大功率超声换能器的直径2R及高度H，并根据式(7)求解得到大功率超声换能器的纵径耦合相关系数n，然后根据式(1)及式(3)～(6)求解得到大功率超声换能器的如下设计参数：纵径耦合系数N、纵向等效弹性模量Ez、径向等效弹性模量Er、纵向等效声速cz、纵向等效波数kz；e.将求解得到的上述设计参数应用于大功率超声换能器的设计。
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