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摘要：針對(duì)傳統(tǒng)解析法在壓電換能器設(shè)計(jì)中存在適用范圍窄、計(jì)算繁瑣以及結(jié)果不精確等缺點(diǎn),提出了基于Comsol的換能器優(yōu)化設(shè)計(jì)。為得到夾心式壓電換能器的初步尺寸,筆者基于一維細(xì)棒振動(dòng)和Mason等效電路理論得到了換能器的頻率方程和前后振速比公式;結(jié)合實(shí)際工況選定材料后利用1st Opt對(duì)前蓋板的隱函數(shù)進(jìn)行求解,設(shè)計(jì)了換能器的結(jié)構(gòu)參數(shù);基于Comsol Multiphysics的壓電耦合模塊對(duì)設(shè)計(jì)的換能器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真研究,得到了換能器的特征頻率、相應(yīng)振型以及正反諧振頻率、基頻頻率和最高電導(dǎo)值,從而獲得了換能器的節(jié)面高度、品質(zhì)因數(shù)以及動(dòng)態(tài)電阻等參數(shù)。模擬結(jié)果得出換能器相應(yīng)參數(shù)與設(shè)計(jì)值有一定誤差,可利用Comsol優(yōu)化模塊對(duì)前后蓋板尺寸進(jìn)行修正。結(jié)果表明改進(jìn)后的換能器頻率與設(shè)計(jì)值誤差為0.067%,且節(jié)面位于陶瓷晶堆中間位置。該方法可以有效提高換能器的使用性能和縮短研制周期,對(duì)壓電換能器的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的參考意義。

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