Page 114 - 《应用声学》2025年第1期

110 2025 年 1 月

ྲढ़ᮠဋ=30054 Hz ྲढ़ᮠဋ=29954 Hz ྲढ़ᮠဋ=30156 Hz
᛫᭧: ͯረܸ࠵ (mm) ᛫᭧: ͯረܸ࠵ (mm) ᛫᭧: ͯረܸ࠵ (mm)

z z z
y x y x y x
(a) 1Ղिజ૝ү૝үവগ (b) 6Ղिజ૝ү૝үവগ (c) 9Ղिజ૝ү૝үവগ

0.1
0.1
0.1
η/mm 0 η/mm 0 η/mm 0

-0.1 -0.1 -0.1

-50 0 50 -80 -40 0 20 40 -50 0 50
x/mm x/mm x/mm
(a') 1Ղिజ૝үͯረѬ࣋ (b') 6Ղिజ૝үͯረѬ࣋ (c') 9Ղिజ૝үͯረѬ࣋

图 6 阶梯型变幅杆的弯曲振动振动模态和弯曲振动位移分布
Fig. 6 Bending vibration mode and bending vibration displacement distribution of stepped horn

ŀ 试值为 1.38，该值与理论计算的放大系数为 1.37 也
比较接近。

0.025
Ł
(30637, 0.0235)
ł
Ń 0.020
ͯረ/mm 0.015
ń
ŀ DG822ηՂԧၷ٨ 0.010
Ł ݃ॷरԍႃ૱ᑟ٨ ń
ł िజ૝ү᫽೙یԫࣨీ 0.005
Ń ೝ฾᠛ᒛԣ༏А฾តགͯᎶ
ń LV-S01ӭག༏А฾૝́ 0
20000 25000 30000 35000
ᮠဋ/Hz
图 7 实验测试示意图
Fig. 7 Experimental test diagram 图 8 激光测试点弯曲振动位移振幅
Fig. 8 Displacement amplitude of bending vibra-
图8为激光测试点在20∼35 kHz频率范围内的
tion of laser test point
弯曲振动位移振幅频率响应特性曲线。由图8可知，
在激发的频率范围内变幅杆只有一个共振峰，结合 由以上分析可知，理论计算结果同实验测试结
理论计算及 FEM 仿真可知，该共振峰对应于变幅 果吻合较好。二者的误差主要源于以下三个方面：
杆的二阶弯曲共振频率 (30637 Hz)，由此可知理论 第一，为激发变幅杆弯曲振动，将激励源 (夹心式压
计算的二阶共振频率与实验测试值之间的相对误 电换能器) 置于变幅杆大端，换能器对于变幅杆而
差为2.45%。在二阶弯曲振动模态下，测得变幅杆小 言相当于增加了一个负载，而理论计算时不需要考
端的弯曲振动位移为 η x=l = 0.0235 µm，调整激光 虑激励源的问题，即变幅杆是无任何负载的。第二，
源正对实验样品大端面发射，测得大端的弯曲振动 实验测试时为了方便固定变幅杆，在变幅杆的变截
位移为 η x=−L = 0.0170 µm，两者相比得到该实验 面处加工了法兰，法兰对于变幅杆而言相当于增加
样品的二阶弯曲振动位移振幅放大系数的实验测 了变幅杆的刚度，导致存在一定的频率误差；第三，