電磁式?jīng)_擊波發(fā)生器的研究.pdf

1、沖擊波是壓力急劇變化的產(chǎn)物，有短時(shí)性、寬頻性和高壓強(qiáng)性三個(gè)特點(diǎn)。由于其發(fā)生方式的特點(diǎn)，沖擊波又有很強(qiáng)的張應(yīng)力和壓應(yīng)力，可以輕易的穿透任何彈性介質(zhì)，因此沖擊波被廣泛的應(yīng)用于生活的各個(gè)方面。
　　針對(duì)目前沖擊波發(fā)生方式的一些問(wèn)題，如爆破式?jīng)_擊波源的能量不好控制;壓電式?jīng)_擊波源由于壓電材料耐壓條件的限制而功率很難提高;液電式?jīng)_擊波源需要經(jīng)常更換電極;現(xiàn)有的電磁式?jīng)_擊波源的能量小，容易短路等，本文提出了一種基于沖擊波的優(yōu)良特性與成熟的電磁

2、感應(yīng)原理的電磁式?jīng)_擊波發(fā)生器。本文從理論、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方面做了七個(gè)方面的研究:
　　(1)本文設(shè)計(jì)了兩種有靜磁場(chǎng)的換能器:換能器A和換能器B。這兩種換能器除振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同外，換能器A的振動(dòng)板的厚度為0.2mm，換能器B的振動(dòng)板的厚度為0.16mm。這兩類(lèi)換能器都是由振動(dòng)系統(tǒng)、磁路、支撐部分、固定部分組成。振動(dòng)系統(tǒng)主要包括振動(dòng)線(xiàn)圈和振動(dòng)板，控制振動(dòng)線(xiàn)圈的質(zhì)量使得振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量主要是振動(dòng)板的質(zhì)量。通有交流電的振動(dòng)線(xiàn)圈在外加磁場(chǎng)的

3、作用下受力并帶動(dòng)振動(dòng)板做沖擊振動(dòng)，由此產(chǎn)生沖擊波。
　　(2)由于換能器的振動(dòng)板是薄的金屬平板，本文依據(jù)周邊鉗定圓形薄板的振動(dòng)方程（楊氏模量等效的變?yōu)镋/1-δ2），并且根據(jù)周邊嵌定圓形振動(dòng)板的泛頻與基頻的關(guān)系fn=[μn/μ1]2f1得到了換能器振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)理論模型。
　　(3)針對(duì)A、B兩種換能器設(shè)計(jì)了激勵(lì)源，激勵(lì)源包括電源管理、控制電路、開(kāi)關(guān)電路、升壓電路、充電電路及LC震蕩電路。并根據(jù)電路調(diào)試的原則對(duì)所設(shè)計(jì)的激勵(lì)源

4、進(jìn)行調(diào)試。
　　(4)理論上，當(dāng)激勵(lì)頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的基頻(f1)或者與泛頻fn相吻合時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)得到最大的振動(dòng)幅度和強(qiáng)度，并且機(jī)電效率轉(zhuǎn)換最高。因此獲得振動(dòng)系統(tǒng)的各次泛頻非常重要。用理論或數(shù)值計(jì)算方法準(zhǔn)確得到換能器的簡(jiǎn)正頻率非常困難，本文參考振動(dòng)板基頻的計(jì)算值，用實(shí)際測(cè)量的方法確定換能器振動(dòng)系統(tǒng)的基頻。根據(jù)測(cè)得的振動(dòng)系統(tǒng)的基頻和建立的振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)模型，對(duì)換能器和激勵(lì)源用諧振原理進(jìn)行了機(jī)電耦合匹配，并得到了LC震蕩電路中的頻率、應(yīng)

5、使用的電感量L及電容量C的值。
　　(5)選擇合適的檢測(cè)手段，分別對(duì)換能器A、換能器B的激勵(lì)電流進(jìn)行檢測(cè);對(duì)振動(dòng)板的沖擊振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè);對(duì)換能器B的沖擊聲波進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢測(cè)。由檢測(cè)結(jié)果可知，激勵(lì)電流強(qiáng)度較大，可以保證激勵(lì)源的大功率驅(qū)動(dòng)能力;對(duì)振動(dòng)板的沖擊振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)可知換能器B更符合所建立的振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)模型;對(duì)換能器B使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行檢測(cè)可知產(chǎn)生的聲壓比較可觀。
　　(6)由于之前對(duì)激勵(lì)源中的測(cè)試小電阻上，只檢測(cè)到正向脈

6、沖，負(fù)向脈沖未檢測(cè)到，也許是可控硅驅(qū)動(dòng)能力不夠而未顯現(xiàn)，所以進(jìn)行了一些嘗試，以期可以檢測(cè)到激勵(lì)源的震蕩波形。對(duì)激勵(lì)源的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行改進(jìn)而做了四種方法的嘗試，并對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)改進(jìn)后的電路激勵(lì)信號(hào)有所改善。
　　(7)基于降低成本的想法，本文還對(duì)無(wú)外加磁場(chǎng)下空芯電感換能器的嘗試，并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的匹配以后對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)振動(dòng)板的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行觀察。由于使用空芯電感換能器時(shí)，參與LC震蕩電路的是“動(dòng)子”和“定子”兩個(gè)電感線(xiàn)圈，這