Page 59 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 孙志峰等： 随钻声波测井圆弧状压电阵子的有限元分析 811

2.2 晶体高度对压电阵子性能的影响 响应曲线。从图 8 中可得到不同高度压电振子的谐
考察压电振子高度变化对其声学性能指标的 振频率、最大电导值及最大发射电压级幅值如表 2
影响。模型中压电振子的厚度 D 为 5 mm，半径 R 所示。从表 2 中可以看出，随着压电阵子高度增大，
为 77 mm，张开角 α 为 80 ，高度 H 分别为 40 mm、 压电阵子的径向振动模态的谐振频率逐渐向低频
◦
50 mm、60 mm、70 mm，其他参数保持不变。图8是 移动，电导值先增大后逐渐减小，压电阵子的最大发
不同高度压电振子的性能变化图。其中，图 8(a) 为 射电压级幅值先升高后逐渐降低。
不同高度圆弧状压电阵子在空气中的电导特性变
化曲线，图8(b) 为不同高度压电阵子的发射电压级
2.3 半径对压电阵子性能的影响
2.7
考察压电振子半径变化对其声学性能指标的
2.4 H=40 mm
H=50 mm
2.1 H=60 mm 影响。模型中压电振子的厚度 D 为 5 mm，高度 H
H=70 mm
1.8 为 40 mm，张开角 α 为 80 ，半径 R 分别为 60 mm、
◦
G/mS 1.5 70 mm、80 mm、90 mm，其他参数保持不变。图9是
1.2
0.9 不同半径压电振子的性能变化图。其中，图 9(a) 为
0.6
不同半径圆弧状压电阵子在空气中的电导特性变
0.3
化曲线，图 9(b) 为不同半径压电阵子的发射电压级
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
f/kHz 响应曲线。从图 9 中可得到不同半径压电振子的谐
(a) ႃ࠮ྲভ 振频率、最大电导值及最大发射电压级幅值如表 3
150
140
130 2.8
120 2.4 R=60 mm
SVL/dB 100 H=40 mm 2.0 R=80 mm
R=70 mm
110
R=90 mm
H=50 mm
90
H=70 mm
80 H=60 mm G/mS 1.6
70 1.2
60
0.8
50
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0.4
f/kHz
(b) ԧ࠱ႃԍጟ־ऄ 0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
图 8 不同高度压电振子的性能变化 f/kHz
(a) ႃ࠮ྲভ
Fig. 8 Acoustic performance of piezoelectric vi-
150
brator with different height 140
130
表 2 不同高度压电振子的谐振频率、最大电导 120
值及最大发射电压级幅值 110
Table 2 Resonance frequency, maximum SVL/dB 100 R=60 mm
R=70 mm
conductance and maximum emission volt- 90 R=80 mm
R=90 mm
80
age level of piezoelectric vibrator with dif- 70
ferent height 60
50
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
最大发射
振子高度/mm 谐振频率/Hz 电导值/mS f/kHz
电压级/dB
(b) ԧ࠱ႃԍጟ־ऄ
40 14593 2.33 137.9
50 14472 2.53 139.7 图 9 不同半径压电振子的性能变化
60 14296 2.37 140.0 Fig. 9 Acoustic performance of piezoelectric vi-
70 14019 1.79 138.7 brator with different radius