Page 126 - 《应用声学》2022年第4期

624 2022 年 7 月

使用绘图软件对质点 (153.5, 9.8559, −2.4503) 量。将 KEYENCE 传感器对准变幅杆小端端面圆
周上，每隔 45 采集 1 个点进行切向振幅测试，结果
◦
运动轨迹进行拟合，提取 1 个周期内 (特取 T = 0 ∼
1/19457 s) 和10 个周期内 (取 T = 0 ∼ 10/19457 s) 如图 11(b) 所示，可知切向振幅为 12.7 µm；将传感
的所有位移数据，可获得该质点的运动轨迹曲线， 器对准变幅杆小端截面进行纵向振幅测试，结果如
如图 9 所示，可知小端输出的振动轨迹为空间二维 图 11(c)所示，可知纵向振幅为8.5 µm。
曲线。

4
2
z/(10 -4 mm) -2 0

-4
origin
-6
4 (a) ᫾ઈ฾តဘڤ
3 8
6
2
4
1 2 x/(10 -3 mm)
y/(10 -3 mm)
0 0
(a) 1˔ևరЯ

10
z/(10 -3 mm) 5 0 origin (b) ᫾ઈ฾តፇ౧

变幅杆阻抗测试
图 10
-5
Fig. 10 Impedance test site
-10
4
2 0.04
0 0.02
-2 0
-4 -0.02 x/mm
y/(10 -3 mm)
(b) 10˔ևరЯ
图 9 输出端端面质点运动轨迹
Fig. 9 The displacement response curve of the point

3 复合变幅杆阻抗实验分析
(a) ૝ࣨ฾តဘڤ
根据有限元优化结果，按最终优化设计尺寸

加工出变幅杆 (如图 10(a) 所示)，使用 Impedance
Analyzer PV70A阻抗分析仪对其进行阻抗分析，结
果如图 10(b) 所示。变幅杆与 20 kHz 换能器的谐振
频率为19884 Hz，与有限元仿真频率19457 Hz较为
接近且导纳圆完整，变幅杆阻抗特性稳定。
给换能器加载 5 µm 的纵向 20 kHz 的超声振
动，使用 KEYENCE 传感器、电荷放大器、数据采 (b) ѭՔ૝ࣨ (c) ጫՔ૝ࣨ
集卡、计算机组成的超声振动振幅测试系统对变幅 图 11 变幅杆振幅测试
杆小端圆周方向和轴向分别进行多点输出振幅测 Fig. 11 Amplitude test site