超聲換能器是一種能將聲信號(hào)和電信號(hào)相互轉(zhuǎn)化的器件,是超聲系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)部分。超聲換能器的核心部件有壓電材料、聲學(xué)匹配層和背襯,而聲學(xué)匹配層作為一種透聲材料,可以實(shí)現(xiàn)從壓電元件到物體的阻抗過(guò)渡,從而大大提高超聲換能器的聲能透過(guò)率和帶寬。傳統(tǒng)的商業(yè)超聲換能器中的聲學(xué)匹配層多為單層,超聲波的透射效率不高。本課題試圖通過(guò)離心的方法制備單層的聲學(xué)匹配層,繼而制備雙層和三層聲學(xué)匹配層,由此來(lái)增大傳統(tǒng)聲學(xué)匹配層的透射率,從而提高超聲換能器的帶寬。同時(shí),由于復(fù)合材料領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,學(xué)者們發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足聲學(xué)匹配層的聲阻抗要求,所以本課題考慮選用復(fù)合材料對(duì)梯度聲學(xué)匹配層進(jìn)行設(shè)計(jì)與制備。本課題選用了不同粒徑大小、不同填料種類(lèi)和不同體積分?jǐn)?shù)的填料粉末與環(huán)氧樹(shù)脂基體混合,利用離心的方法,制備了一系列不同聲阻抗的聲學(xué)匹配層。本課題對(duì)這些聲學(xué)匹配層的聲速、聲阻抗和聲衰減規(guī)律進(jìn)行了表征,分析了其變化規(guī)律。通過(guò)離心法所得到的超聲換能器單層聲學(xué)匹配層的聲阻抗范圍是3-15MRayl。實(shí)驗(yàn)證明了通過(guò)離心法制備不同填料種類(lèi)和不同粒徑大小的聲學(xué)匹配層,可以滿(mǎn)足常用聲學(xué)匹配層的聲阻抗范圍。本課題在探討梯度聲學(xué)匹... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及目的
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 超聲換能器及壓電效應(yīng)概述
        1.2.2 聲學(xué)匹配層的發(fā)展現(xiàn)狀研究
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述與簡(jiǎn)析
    1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 超聲換能器聲學(xué)匹配層理論分析
    2.1 引言
    2.2 超聲換能器理論基礎(chǔ)
        2.2.1 超聲換能器的組成結(jié)構(gòu)
        2.2.2 超聲換能器的性能參數(shù)
    2.3 聲梯度聲學(xué)匹配層的理論研究
        2.3.1 聲學(xué)匹配層透射規(guī)律
        2.3.2 聲學(xué)匹配層材料中的聲衰減
        2.3.3 聲學(xué)匹配層的聲阻抗特性研究
        2.3.4 聲學(xué)匹配層最佳透射條件
        2.3.5 聲阻抗梯度聲學(xué)匹配層理論
    2.4 本章小結(jié)
第3章 聲學(xué)匹配層制備及聲學(xué)特性研究
    3.1 引言
    3.2 聲學(xué)匹配層制作方法
    3.3 聲學(xué)匹配層樣品聲學(xué)特性研究
        3.3.1 接觸法測(cè)量聲學(xué)特性原理
        3.3.2 測(cè)試所用探頭的選用
    3.4 聲學(xué)匹配層影響因素測(cè)試結(jié)果
        3.4.1 加熱溫度對(duì)樣品聲阻抗的影響
        3.4.2 粒徑大小對(duì)樣品聲學(xué)特性的影響
        3.4.3 填料種類(lèi)對(duì)樣品聲學(xué)特性的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Piezo CAD軟件下的超聲換能器仿真
    4.1 引言
    4.2 超聲換能器的理論模型
        4.2.1 梅森等效電路
        4.2.2 克里姆霍爾茲等效電路
    4.3 Piezo CAD仿真過(guò)程及參數(shù)選取
        4.3.1 仿真結(jié)構(gòu)
        4.3.2 仿真參數(shù)
    4.4 Piezo CAD仿真結(jié)果
        4.4.1 無(wú)聲學(xué)匹配層的模擬結(jié)果
        4.4.2 單層聲學(xué)匹配層的模擬結(jié)果
        4.4.3 雙梯度聲學(xué)匹配層的模擬結(jié)果
        4.4.4 三梯度聲學(xué)匹配層的模擬結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第5章 超聲換能器聲學(xué)匹配層信號(hào)傳輸特性驗(yàn)證研究
    5.1 引言
    5.2 PZT壓電陶瓷預(yù)處理
        5.2.1 切片與打磨
        5.2.2 電極制備
        5.2.3 背襯的制備
    5.3 超聲換能器性能測(cè)試方法
    5.4 不同種類(lèi)梯度聲學(xué)匹配層超聲換能器的制作與測(cè)試
        5.4.1 無(wú)聲學(xué)匹配層的超聲換能器的制備與測(cè)試
        5.4.2 單層聲學(xué)匹配層超聲換能器的制備與測(cè)試
        5.4.3 雙層聲學(xué)匹配層超聲換能器的制備與測(cè)試
        5.4.4 三層聲學(xué)匹配層超聲換能器的制備與測(cè)試
    5.5 聲阻連續(xù)變化的聲學(xué)匹配層試做
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[9]超聲技術(shù)的基石——超聲換能器的原理及設(shè)計(jì)[J]. 林書(shū)玉.  物理. 2009(03)
[10]醫(yī)用超聲換能器的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 彭友霖,周艷紅.  中華醫(yī)學(xué)超聲雜志(電子版). 2009(01)

博士論文
[1]碳纖維復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D]. 李釗.浙江大學(xué) 2014

碩士論文
[1]超聲換能器聲匹配層設(shè)計(jì)方法及其聲學(xué)特性研究[D]. 牛今丹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]超聲換能器的設(shè)計(jì)理論研究[D]. 曾凡沖.北方工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3196001