基于聲頻定向系統(tǒng)的圓柱波紋殼PVDF壓電換能器動力學特性研究.pdf

1、聲頻定向揚聲器系統(tǒng)是一種可以使聲音只沿固定方向傳播的裝置。該系統(tǒng)主要通過超聲波在空氣中的非線性交互作用產(chǎn)生高指向性的可聽聲，從而革命性地使聲音信號控制在指定范圍內(nèi)以高指向方式傳播。本文旨在分析聲頻定向揚聲器系統(tǒng)的關鍵組成部分——圓柱波紋殼 PVDF壓電換能器的動態(tài)特性，并對換能器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。根據(jù)理論分析結(jié)果，設計并制作一款輸出聲壓較大、指向性較高、失真較低的圓柱波紋殼PVDF壓電換能器。
　　本文主要是根據(jù)壓電板殼的基本理

2、論，建立無限寬度一維圓柱波紋殼換能器拉伸和彎曲耦合運動的理論動力學模型，并分析換能器在低頻段動力學特性。存在一個對弧段數(shù)N不敏感的諧振頻率，結(jié)構(gòu)中間點的彎曲位移幅值隨著N的增大而減小。引入剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量，建立無限寬度一維圓柱波紋殼換能器拉伸和彎曲耦合運動的理論動力學模型。剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量使得換能器的諧振頻率降低，彎曲位移變大。且對于高階模態(tài)，剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量的影響較大?；谝呀⒌囊痪S理論模型，建立了有限寬度圓柱波紋殼換能器二維

3、結(jié)構(gòu)的拉伸和彎曲耦合運動的理論模型，分析寬度效應對換能器振動特性影響。橫向邊界約束使得換能器的諧振頻率隨著寬/長比的減小而增大。隨著寬/長比的增大，中間部分的彎曲位移逐漸趨近一個常量，只在兩橫向邊界附近(β/l=0,1)，出現(xiàn)較大的改變。當寬/長之比較大時，橫向邊界約束使得殼體的中間部分拉伸力增大。建立軸對稱圓環(huán)波紋殼換能器拉伸和彎曲耦合運動的理論模型，并分析換能器振動特性。換能器一階諧振點頻率隨著N的增大而降低，一階振動模態(tài)主要集中在