超声波线束机：电陶瓷功率超声波换能器的优化设计
在超声波线束机功率超声及水声学研究领域.夹心式压电陶瓷换能器得到了极为广泛的应用，此类电陶瓷功率超声波换能器的优化设计换能器主要由中心压电陶瓷片/前后金属盖板/预应力螺栓/金属电极片以及预应力螺栓绝缘套管等组成，既利用了压电陶瓷振子的纵向效应.又得到了较低的共振频率，由于压电陶瓷本身的特点.即抗张强度差.在大功率工作状态下容易发生破裂.通过采用金属块以及预应力螺栓给压电陶瓷圆片施加预应力.使压电陶瓷圆片在强烈的振动时始终处于压缩状态.从而可以避免压电陶瓷片的破裂，由于电陶瓷属于一种绝缘性材料.因此其导热性能很差.在大功率状态下极易发热.从而造成能量的转换效率下降，在夹心式压电陶瓷换能器中.由于使用了金属前后盖板.换能器的导热性能会得到很大的改善，只要金属材料与压电陶瓷材料的厚度以及横向尺寸选择适当.电陶瓷材料弹性常数的温度系数可以由金属材料弹性常数的温度系数加以补偿.因此夹心式压电陶瓷换能器的频率温度系数可以做得很小.其温度的稳定性也较好，在夹心式压电陶瓷超声波线束机换能器中.通过改变压电陶瓷材料的厚度/形状及前后金属盖板的几何尺寸和形状.可以对换能器进行优化设计.来获得不同的工作频率和其他一些性能参数.以适应不同的工作环境和应用场合。关于夹心式压电陶瓷功率超声换能器的理论计算和工程设计.换能器进行了大量的研究工作.发展了许多设计理论，随着功率超声技术的发展.对换能器的功率要求越来越高.此时压电陶瓷片的散热成为一个严重的问题!为了避免陶瓷元件的过度发热可以采用强制风冷及水冷的法，有时也采用厚电极以有利于陶瓷元件的散热!然而关于厚电极的优化设计及计算"系统的理论分析不是很多!另外电陶瓷元件是换能器的核心部件除了电陶瓷元件的材料性能影响换能器的性能以外，其位置和几何尺寸也影响换能器的振动性能!本文将对传统的夹心式压电陶瓷换能器的优化设计进行探讨，以利于此类换能器性能的进一步提高!
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