Page 74 - 《应用声学》2025年第1期

70 2025 年 1 月

10 7 ᫾ઈྲভ⊳Z
᫾ઈྲভ⊳Z
10 5 യࠕ1 mm
பയ᫂15 mm 4.0 10 6 2.0
பയ᫂20 mm യࠕ3 mm
10 4 10 5 4 1.5
10
᫾ઈ⊳Z 10 3 2 3.0 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚/(10 -5 rad) ᫾ઈ⊳Z 10 3 2 1.0 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚/(10 -5 rad)
10
10
10 1 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚ 2.0 10 1 0 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚
10
பയ᫂15 mm 10 -1 യࠕ1 mm 5.0
10 0 1.0 യࠕ3 mm
பയ᫂20 mm 10 -2
10 -1 10 -3
0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(b) பയᄊࠕएࠫ૱ᑟ٨С૝ᮠဋ֗ᣥѣ
(a) பയ᫂एࠫ૱ᑟ٨С૝ᮠဋ֗ᣥѣቫགE
ቫགEࣱکੵᣁ᧚ܸ࠵ᄊॖ־
᫾ઈྲভ⊳Z 10 7 ᫾ઈྲভ⊳Z
10 5 യງ᠖ቈړಏܞ 3.5 10 6 ʷև4˔பയ 2.0
യງ˞ړಏܞʷӧ ʷև8˔பയ
10 4 3.0 10 5
2.5 10 4 3 1.5
3
᫾ઈ⊳Z 10 2 2.0 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚/(10 -5 rad) ᫾ઈ⊳Z 10 2 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚/(10 -5 rad)
10
10
1.5 10 1 ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚ 1.0
10 1 0
ᣥѣቫEགࣱکੵᣁ᧚ 1.0 10 ʷև4˔பയ
10 0 യງ᠖ቈړಏܞ 10 -1 ʷև8˔பയ 5.0
യງ˞ړಏܞʷӧ 0.5 10 -2
10 -1 10 -3
0 0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(c) பയງएࠫ૱ᑟ٨С૝ᮠဋ֗ᣥѣ (d) பയևՔ஝᧚ࠫ૱ᑟ٨С૝ᮠဋ֗
ቫགEࣱکੵᣁ᧚ܸ࠵ᄊॖ־ ᣥѣቫགEࣱکੵᣁ᧚ܸ࠵ᄊॖ־

图 8 斜槽的长度、宽度、深度、周向刻槽数量对换能器共振频率和输出端点 E 平均扭转量大小的影响
Fig. 8 The effect of the length, depth, width, circumferential density of the double-row chutes on the
resonance frequency and the average rotation of the point E of the output port
3 实验 围为 15∼30 kHz，激励电压振幅为 1 V，测量的阻
抗频率响应曲线如图 10(b) 所示，阻抗波谷对应于
设计并加工了双排斜槽纵 -扭复合振动压电超
换能器的共振状态，并且有 2 个共振点，以纵向
声换能器，如图9所示，换能器槽宽约为1 mm，槽长
振动为主的一阶共振点，测量频率值为 19090 Hz；
约为 15 mm，后盖板的材料为 45 号钢，前盖板和空
以扭转振动为主的二阶共振点，测量频率值为
心刻槽圆柱传振杆的材料为铝，空心圆柱传振杆一
25909 Hz。
周刻有4个均匀分布的斜槽，刻有两排，共8个斜槽，
并且θ 1 = 30 、θ 2 = 45 、L 5 = 17 mm、L 0 = 3 mm、
◦
◦
L 1 = 10 mm、L 2 +L 3 +L 4 = 65 mm、L = 16 mm、
2
C
L 1 = 45 mm，根据 2.3 节的讨论可以发现，双排斜
C
槽的距离越近，共振频率越低，二阶振动时的输出
端点 E 平均扭转量增加，此尺寸中双排斜槽距离较
近，并且在此尺寸下其理论计算结果与仿真结果误
差较小，所以本文选择上述尺寸进行实验讨论。
3.1 实验1
图 9 双排斜槽纵 -扭复合振动压电超声换能器
使用 WK6500B 精密阻抗分析仪测量换能器 Fig. 9 The longitudinal-torsional compound
阻抗频率响应曲线，如图 10(a) 所示，扫描频率范 transducer with double-row chutes.