Page 155 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 赵志钢等： 1-3 型压电复合材料性能及声场特性分析 1331

散峰，且幅度较大，数量在 1∼10 之间。其次，谐振
ኄʷѵ
290
ኄ̄ѵ 频率呈现一定的规律。如第一行压电柱谐振频率从
ኄʼѵ 277.8 285
ኄپѵ 276 276.7 276.7 276.3 277.4 280.6 右到左依次为 278 kHz → 276 kHz → 270 kHz →
ኄ̋ѵ 272.7 276.2 280
ኄОѵ 270.4 273.6 271.7 275.7 273.3 276.6 275 ៈ૝ᮠဋ 268 kHz → 269 kHz → 274 kHz，其主要受第二次
268.6 269.8
274.3 271.7
269.3 271.7 267 272.1 272.4 270 切割影槽宽影响，与切割槽宽变化规律一致，陶瓷柱
271.6 269.8 272.9 269.2 278.2 265 的谐振频率呈现两端大中间小的变化趋势。观察其
260
270.9 269.3 272.4 268 269 270.8 269.2 ኄ1ѵ 他行的数据也能看到类似情况。
从压电柱的竖直方向观察，左侧第一列压电柱
ኄʷᛡ ኄ̄ᛡ ኄʼᛡ ኄ4ѵ ኄ2ѵ 的谐振频率从第一行到第六行依次为 278 kHz →
ኄ3ѵ
ኄپᛡ
ኄ5ѵ
ኄ̋ᛡ ኄОᛡ ኄ6ѵ 277 kHz → 277 kHz → 276 kHz → 277 kHz →

(a) 36˔ԍႃಏៈ૝ᮠဋ 280 kHz，竖直方向压电柱主要受第一次切割槽宽
影响，与切割槽宽变化规律一致，压电柱的谐振频率
lgZ Phi 呈线性变化，并在切出端频率较大。
如图 11 所示，根据槽宽变化规律，其内侧压
ኄ1ѵኄ1ᛡ ⊲ ⊲ 电柱体积最大，按照体积从小到大的顺序将压
电柱分为 6 组，并计算谐振频率的平均值，依次
F/Hz
为：277.7 kHz、273.9 kHz、271.7 kHz、271.4 kHz、
F s=277800 Hz 271.8 kHz、271.1 kHz，总体呈现从大到小的变化，
与槽宽变化规律一致。
lgZ Phi
ៈ૝ᮠဋࣱکϙ
277.7 kHz 271.4 kHz
ኄ1ѵኄ6ᛡ ⊲ ⊲ 271.7 kHz 271.1 kHz
271.8 kHz
273.9 kHz
F/Hz

F s =280600 Hz
lgZ Phi

ኄ4ѵኄ1ᛡ ⊲ ⊲ Z Y

F/Hz
X
F s =268600 Hz
图 11 分组示意图与频率平均值
lgZ Phi Fig. 11 Grouping schematics and frequency averages
综上可知，1-3 压电复合材料中压电柱不一致
ኄ4ѵኄ6ᛡ ⊲ ⊲ 对谐振频率以及对数阻抗相位曲线产生影响，在理

论激励条件下，其振动幅度、声波强度发生变化，最
F/Hz
终影响声场叠加的效果。
F s=269200 Hz
2.4 1-3型压电复合材料阻抗结果
(b) ԍႃಏᄊࠫ஝᫾ઈᄱͯᝈڏ
按照上文工艺制备得到两个不同割切参数
下的压电复合材料，使用 VHX-500 显微镜，每隔
图 10 单个压电柱的对数阻抗相位角图
Fig. 10 Logarithmic impedance phase angle plot of a 2 mm 测量切槽宽度并求取平均值，得到主轴转
single piezoelectric column 速为 2000 r/min、进给速度分别为 20 mm/min 和