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宽带弯曲式换能器研究

余笔超  
【摘要】:弯曲式换能器是一种常用的低频发射换能器,具有小尺寸发射的优点。但是由于其往往为单一振动模态工作,导致换能器带宽较窄,不能够满足实际应用的需求。因此本文研制了一种宽带弯曲式换能器,通过多个弯曲振动模态耦合拓宽频带,从而达到小尺寸宽带双端发射的工作性能。 首先,根据换能器经典的解析法、以及常用于分析普通弯曲圆盘换能器的瑞利法的特点,对比各方法用于分析宽带弯曲式换能器的优点及不足,从而确定使用有限元法对换能器进行仿真分析。 其次,利用ANSYS有限元软件对宽带弯曲式换能器进行模拟仿真。逐一改变换能器模型的结构尺寸计算换能器各电声性能参数,得出各个尺寸对换能器性能的影响,从而得出换能器最优的结构尺寸。仿真计算结果得:换能器±1.5dB工作带宽可覆盖11kHz~30kHz范围,最大发射电压响应为140.3dB。 最后,根据优化得到的尺寸制作了宽带弯曲式换能器的样机,并对其阻抗特性、发射电压响应和声压指向性等电声性能进行测量,测得换能器样机水中的±3dB工作带宽为10kHz~30kHz,最大发射电压响应为141.7dB。 换能器样机的实测结果表明,利用多个弯曲振动模态耦合原理,可以有效的拓宽弯曲振动换能器的工作频带,实现小尺寸、宽带的工作性能。


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