纵扭模态叠加型超声振子的设计研究

简介

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究，该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先，基于等效电路法和传输线理论，研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律，得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组，并通过合理选择各圆柱段的长度，实现了纵扭同频共振。之后，基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性，对该换能器进行了简并设计，在其末端构造出了纵、扭简并节点，解决了法兰设置问题。最后，应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析，结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。