CN111318438A - 一种压电叠堆式高频激振系统 - Google Patents
一种压电叠堆式高频激振系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111318438A CN111318438A CN202010101848.9A CN202010101848A CN111318438A CN 111318438 A CN111318438 A CN 111318438A CN 202010101848 A CN202010101848 A CN 202010101848A CN 111318438 A CN111318438 A CN 111318438A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vibration
- piezoelectric stack
- ultrasonic
- frequency
- electric signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0633—Cylindrical array
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/50—Application to a particular transducer type
- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
本发明公开了一种压电叠堆式高频激振系统，适用于振动环境实验、疲劳强度实验、材料制备分散与筛分、减振及降噪机械波模拟等需要一定频率振源的领域，包括压电叠堆、信号发生装置、高压放大装置和测试系统组成，所述信号发生装置可产生所需振动的电信号，由信号发生装置产生的电信号，通过高压放大装置将信号放大，放大后的电信号驱动压电叠堆产生高频振动作用于受振对象，测试系统由振动传感器采集受振对象的振动信号。与现有技术相比，该压电叠堆式高频激振系统具有可产生的频率范围宽，能产生30000Hz以下的可控振动，且具有频率和振动强度可控、振动稳定、噪声小、携带方便等显著特点。
Description
技术领域
本发明属于振动与声学的研究及应用技术领域，具体涉及一种压电叠堆式高频激振系统。
背景技术
随着社会的进步和发展，人们对振动和声学的应用越来越广泛，包括各种轨道交通、航空航天、军工等设备需要振动环境实验评估、疲劳强度实验中载荷的循环加载、材料制备分散与筛分等需要一定频率振源的领域。除此之外，随着社会的发展，各种振动和噪声污染日益频繁。减振与噪声抑制成为轨道交通、工程机械等领域研究的重点也是难题之一。由于声的本质也是一种传播的机械波，为研究减振与噪声抑制技术，需要合适的激振方法产生一定频率的振动和噪声波形。
目前常用的激振器为电动激振器，该种激振器不但激振频率低，而且噪音大，易磨损，使用寿命短，易发热，易漏油等缺陷，而且结构笨重，难以便携。直接利用压电陶瓷激振可以提供较高的激振频率，控制灵敏，但功率低，推力有限，难以产生较强的高频振动。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述情况，本发明主要解决的技术问题在于提供一种压电叠堆式高频激振系统，弥补传统机械式激振器频率不足和压电陶瓷激振的振动强度不足，实现高频振动作用于受振对象，且具有频率范围宽、频率和振动强度可控、振动稳定、噪声小、携带方便等显著特点。
(二)本发明的技术方案
本发明的压电叠堆式高频激振系统，其组成主要为压电叠堆、信号发生装置、高压放大装置、测试系统组成，所述信号发生装置与高压放大装置连接能传递信号，所述高压放大装置与压电叠堆连接，将信号传递给压电叠堆。
优选的，所述信号发生装置可产生所需振动的电信号。
优选的，所述高压放大装置可以将电信号放大，所述电信号来自于信号发生装置所产生的振动电信号。
优选的，所述压电叠堆可以在电信号的驱动下产生振动作用于受振对象。
优选的，所述压电叠堆可以产生动力，可以作为换能器，应用于超声加工、超声清洗、超声探测和超声马达等。
优选的，所述测试系统由振动传感器采集受振对象的振动信号，通过测试可以检测出实际输出的振动频率、波形等特征，也可以对信号发生装置的电信号调节进行反馈。
(三)有益效果
本发明提供了一种压电叠堆式高频激振系统。与现有技术相比所具备有益效果如下：
(1)该压电叠堆式高频激振系统，通过压电叠堆在电信号的驱动下作用于受振对象。
(2)该压电叠堆式高频激振系统，通过压电叠堆实现电磁激振，解决了现有机械激振系统难以产生高频率的振动，在较高频率激振时信号不稳定，且机械激振系统设备较笨重、难以携带等问题。
(3)该压电叠堆式高频激振系统，通过高压放大装置实现电信号的放大，解决了现有功率放大器等信号放大装置，在较高频率激振时信号放大效果不足、输出信号不稳定等问题。
(4)该压电叠堆式高频激振系统，通过测试系统可以检测实际输出的振动特征，可以实现对信号发生装置的电信号调节进行反馈。
(5)该压电叠堆式高频激振系统，可以将电信号转为超声工作系统所需的动力，产生超声工作系统所需的换能器作用，可以应用于超声加工、超声清洗、超声探测和超声马达等超声波应用领域。
采用本发明的压电叠堆式高频激振系统可广泛用于轨道交通、航空航天、军工等设备评估、新材料制备、减震减噪以及作为换能器，应用于超声加工、超声清洗、超声探测和超声马达等需要一定频率振源的领域。
附图说明
图1是为本发明实施方式一的系统结构原理框图。
图2是为本发明实施方式二的系统结构原理框图。
图3是为本发明实施方式三的系统结构原理框图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体优选实施例仅用于对本发明的解释和说明，并不用于限定本发明。
实施方式一
本实施例提供了一种压电叠堆式高频激振系统，图1是为本实施方式的系统结构原理框图，该系统可以由以下部分组成：
至少一个压电叠堆3，以及信号发生装置1和高压放大装置2。
其中信号发生装置1用于产生振动电信号，并通过连线将电信号传递给高压放大装置2。
高压放大装置2用于将信号发生装置1所产生的电信号放大后传递给压电叠堆3。
压电叠堆3用于在接收电信号以后，通过所封装的压电陶瓷将电信号转为机械振动，使压电叠堆产生振动作用。
实施方式二
本实施例在上述实施方式一的基础上，提供了另一种激振力更强的压电叠堆式高频激振系统，图2是为本实施方式的系统结构原理框图，如图2所示，该系统具有如下特点：
该系统包括压电叠堆3，以及信号发生装置1和高压放大装置2、受振对象4、测试系统5。
其中信号发生装置1用于产生振动电信号，并通过连线将电信号传递给高压放大装置2。
高压放大装置2用于将信号发生装置1所产生的电信号放大后传递给压电叠堆3。
压电叠堆3用于在接收电信号以后，通过所封装的压电陶瓷将电信号转为机械振动，使压电叠堆产生振动作用。
测试系统5可以检测受振对象4实际所受到的振动作用，从而对信号发生装置的电信号调节进行反馈。
实施方式三
本实施例在上述实施方式一的基础上，提供了压电叠堆式高频激振系统作为超声换能器，图3是为本实施方式的系统结构原理框图，如图3所示，该系统具有如下特点：
该系统包括压电叠堆3，以及信号发生装置1和高压放大装置2、受振对象4、超声工作系统5。
其中信号发生装置1用于产生振动电信号，并通过连线将电信号传递给高压放大装置2。
高压放大装置2用于将信号发生装置1所产生的电信号放大后传递给压电叠堆3。
压电叠堆3用于在接收电信号以后，通过所封装的压电陶瓷将电信号转为超声工作系统所需的动力，使压电叠堆产生换能器作用，应用于超声加工、超声清洗、超声探测和超声马达等超声波应用领域。
Claims (7)
1.一种压电叠堆式激振系统，适用于振动环境实验、疲劳强度实验、材料制备分散与筛分、减振及降噪机械波模拟等需要一定频率振源的领域，其特征在于，包括以下组成部分：
信号发生装置产生所需的振动电信号；
高压放大装置对信号发生装置的振动电信号进行放大；
压电叠堆在高压放大器放大后的振动电信号作用下产生振动并能作用于受振对象；
压电叠堆在高压放大器放大后的振动电信号作用下产生动力并能作为超声工作所需的换能器；
测试系统可以检测实际输出振动的特征。
2.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，所述的振动是由压电叠堆在电信号的驱动下产生的。
3.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，能产生振动作用于受振对象，且振动的频率和强度可控可调。
4.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，所述的振动能产生的振动频率范围为：30000Hz以下的频率。
5.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，所述的高压放大装置能将电信号的功率放大。
6.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，所述的测试系统可以检测实际输出振动的特征。
7.根据权利要求1所述的压电叠堆式高频振动系统，其特征在于，所述的超声工作所需的换能器，可以应用于超声加工、超声清洗、超声探测和超声马达等超声波应用领域。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910477059.2A CN110252633A (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种压电叠堆式高频激振系统 |
| CN2019104770592 | 2019-06-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111318438A true CN111318438A (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=67916541
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910477059.2A Pending CN110252633A (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种压电叠堆式高频激振系统 |
| CN202010101848.9A Pending CN111318438A (zh) | 2019-06-03 | 2020-02-19 | 一种压电叠堆式高频激振系统 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910477059.2A Pending CN110252633A (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种压电叠堆式高频激振系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN110252633A (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112271951B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-07-05 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种高频应变激励方法及装置 |
| CN112113733B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-03-29 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种面定式预应力可控的振动激励方法与装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1363771A (en) * | 1970-11-06 | 1974-08-14 | Tocquet B | Electroacoustic transducers |
| CN101232258B (zh) * | 2008-01-11 | 2011-04-27 | 大连理工大学 | 压电叠堆驱动器的封装固定结构器 |
| CN102139459A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-08-03 | 赵宏伟 | 一种用于微纳米级切削加工的刀具伺服补偿驱动装置 |
| CN102331370A (zh) * | 2011-10-11 | 2012-01-25 | 吉林大学 | 基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台 |
| EP2539946A1 (en) * | 2010-02-26 | 2013-01-02 | Robert Mark Boysel | High-efficiency mems micro-vibrational energy harvester and process for manufacturing same |
| CN103414371A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-11-27 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电叠堆的激振器 |
| CN103841499A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-04 | 北京信息科技大学 | 一种施加预应力的叠堆压电圆管换能器 |
-
2019
- 2019-06-03 CN CN201910477059.2A patent/CN110252633A/zh active Pending
-
2020
- 2020-02-19 CN CN202010101848.9A patent/CN111318438A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1363771A (en) * | 1970-11-06 | 1974-08-14 | Tocquet B | Electroacoustic transducers |
| CN101232258B (zh) * | 2008-01-11 | 2011-04-27 | 大连理工大学 | 压电叠堆驱动器的封装固定结构器 |
| EP2539946A1 (en) * | 2010-02-26 | 2013-01-02 | Robert Mark Boysel | High-efficiency mems micro-vibrational energy harvester and process for manufacturing same |
| CN102139459A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-08-03 | 赵宏伟 | 一种用于微纳米级切削加工的刀具伺服补偿驱动装置 |
| CN102331370A (zh) * | 2011-10-11 | 2012-01-25 | 吉林大学 | 基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台 |
| CN103414371A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-11-27 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电叠堆的激振器 |
| CN103841499A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-04 | 北京信息科技大学 | 一种施加预应力的叠堆压电圆管换能器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 史丽萍: "《多次压电效应探析及在传感执行器上的应用基础研究》", 31 March 2014 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110252633A (zh) | 2019-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6373935B2 (ja) | 金属部材残留応力を局部的に調整する方法及びシステム | |
| Liu et al. | A high-power linear ultrasonic motor using bending vibration transducer | |
| CN107031105B (zh) | 一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置 | |
| CN111318438A (zh) | 一种压电叠堆式高频激振系统 | |
| JP4480640B2 (ja) | 超音波疲労試験装置及び超音波疲労試験方法 | |
| Bao et al. | High-power piezoelectric acoustic-electric power feedthru for metal walls | |
| CN103962642B (zh) | 一种金属带锯超声锯切加工方法 | |
| CN101841255A (zh) | 噪声发电装置及发电方法 | |
| CN109540435A (zh) | 一种机械与声波耦合激振的叶片疲劳试验系统及方法 | |
| KR0170544B1 (ko) | 비파괴 검사 장치 | |
| CN100497669C (zh) | 一种频率自适应的振动时效方法及装置 | |
| CN110542401A (zh) | 一种基于双压电陶瓷推挽驱动的正弦应变发生装置 | |
| CN208133309U (zh) | 一种超声波振捣器 | |
| CN110702549A (zh) | 一种基于超声技术微动磨损试验装置 | |
| CN110777251A (zh) | 用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置 | |
| Ghasemi et al. | Power electronic converters for high power ultrasound transducers | |
| Zhao et al. | Studies on vibration energy harvesting using a cantilever beam with a modified Acoustic Black Hole cavity | |
| CN206633475U (zh) | 一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置 | |
| CN102120269A (zh) | 超声波冲击钻 | |
| CN212404212U (zh) | 一种用于消除小尺寸构件残余应力的高频振动时效装置 | |
| Yao et al. | Micro pin extrusion of metallic materials assisted by ultrasonic vibration | |
| CN211814592U (zh) | 一种采用高频冲击振动消除残余应力的装置 | |
| CN211814591U (zh) | 用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置 | |
| Tsujino et al. | Compacting of various metal, alloy and ceramic powder using 20 kHz ultrasonic vibration compacting equipments with upper and lower vibration punches | |
| JP5405280B2 (ja) | 軸力測定用レール加振方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200623 |