新型平面PVDF超声换能器的指向性研究.pdf

第27卷第5期 声学技术 、，01．27．No．5Pt．2 2008年10月 1’echnicalAcoustics Oct。2008 新型平面PVDF超声换能器的指向性研究 匡正，叶超，杨军 (中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室。北京，100190) Researchonthe ofthePVDF DirectiVity Jun KU削婀zheng，YEChao，YANG m砌朋f工口6Dm幻∥D，AcD淞蛾肋鲥m地q似cD凇矗硒劬伽伽Ac口幽缈D，＆妣硒口e玎f，lgJ彻魍劭f，埘) 1 引 言 度。对于普通28∥mPvDF压电薄膜√歹历约为 1．5×103m／5。对于兀-40灯珐的高指向性声频 高指向性声频发射技术中，换能器的研制是一 发射换能器，R的值需要取在6mm左右。 个非常重要的课题。传统的压电陶瓷换能器长时间 工作不稳定，一致性差，是阻碍高指向性声频发射 3平面PVDF超声换能器阵列 技术的主要障碍之一。PVDF压电薄膜超声换能器 由于圆柱型超声换能器的几何结构的限制，其 具有结构简单，电声转换效率高，功耗小，频带宽， 超声发射的指向性为法向平面全指向性，与高指向 工作稳定等优点，非常适合运用到高指向性声频发 性声频发射的要求不符。改进的平面换能器结构如 射领域[1J。 下[4]： 但是由于PVDF换能器的发射面为连续曲面， PvDF膜 无法使用传统的阵列及活塞方法[2]计算其指向性图 形。本文根据PVDF超声换能器的特性，对平行槽 型换能器的连续发射曲面，使用正弦函数近似进行 建模，有效的解决了超声场指向性的计算问题，并 通过实验进行了验证。 2 PVDF超声换能器的基本特性 圆柱形PVDF超声换能器的谐振频率公式[1·3】 为： 图2圆柱形超声换能器 F1atP、，DF PVDF膜片 Fi92 u№nicn如sdu∞r 其中，尺为圆膜半径，D为平行槽宽度，Q为圆柱 膜结构对应得中心角，丁为平行槽支撑梁的宽度。 通过采用上图结构，有效地解决了圆柱形PvDF超 声换能器全指向性的问题，使超声能量集中向同一 图l圆柱形超声换能器 方向发射，增大了超声换能器的工作面积，且结构 PVDFul仃a∞nicTr柚sduceo Fi91Cylindri∞l 简单。但是不同与传统的压电陶瓷换能器可以近似 厶一(1／揪)√而