柴勇
- 作品数：34 被引量：69H指数：5
- 供职机构：中国科学院声学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学一般工业技术交通运输工程电子电信更多>>
- 铁镓Janus-Helmholtz换能器非线性驱动
- 2023年
- 利用磁路法理论分析了磁阻对铁镓驱动磁场的影响,结果表明磁路中无永磁体时铁镓驱动磁场是有永磁体时的5倍以上,结合铁镓材料近似线性区小的特点,提出了一种无偏场非线性驱动方式。首先利用帕德逼近方法近似铁镓材料的磁化过程,得到磁场强度与磁致伸缩应变的关系,进而得到驱动电信号表达式,在此基础上提出了铁镓换能器的非线性驱动模型。设计研制了无偏场铁镓Janus-Helmholtz换能器样机,通过振动特性实验分析验证非线性驱动模型的可行性,最后在水中测试了换能器的发射性能。测试结果表明,采用无偏场非线性驱动的换能器在驱动电流为9.4 A时,声源级可达到198.2 dB,相对于永磁偏置磁场的换能器,声源级高了4 dB,发射性能得到了明显的提升。
- 赵佳恒莫喜平柴勇刘永平
- 关键词：磁路分析帕德逼近
- 铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器被引量：1
- 2023年
- 针对深水、低频、宽带换能器的技术需求,结合Janus-Helmholtz换能器的结构特点和铁镓单晶材料低场应变大及机械强度高的特性,提出了铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器设计方案。采用永磁偏磁场和环形闭合磁路,建立了一系列铁镓单晶磁致伸缩换能器理论分析模型,包括对磁致伸缩材料参数进行线性化处理,设计了换能器最佳工作点,结合静态磁场和动态磁场分布情况分段细化换能器驱动等效参数,以及利用全阻抗模型通过电感损耗等效计算换能器静态阻抗,然后通过二维有限元分析等效模型,优化分析了换能器的结构参数与电声性能。最后制作了换能器样机,并进行了测试与分析。对比仿真和测试结果表明:全阻抗模型得到的阻抗曲线与样机测试结果相一致,有限元等效模型计算的发送电流响应与样机测试结果良好吻合。换能器样机水中谐振基频为1000 Hz,谐振频率下发送电流响应176.4 dB;在875~2300 Hz频率范围内,发送电流响应起伏不大于6 dB;增加驱动电流有效值到16.2 A,最大声源级可以达到196.2 dB。
- 赵佳恒莫喜平柴勇刘永平刘永平蒋成保
- 关键词：磁致伸缩换能器磁致伸缩材料电流有效值宽带换能器单晶材料
- 一种球面凹凸型低频指向性弯张换能器
- 本发明涉及水声换能器领域，具体涉及一种球面凹凸型低频指向性弯张换能器。包括外凸型球冠状辐射壳体(1)、内凹型球冠状辐射壳体(2)和呈中心对称图形的振子装配体；外凸型球冠状辐射壳体(1)和内凹型球冠状辐射壳体(2)刚性连接...
- 莫喜平张秀侦柴勇刘永平张运强潘瑞吴彤
- 单端激励的压电细棒纵振特性分析建模被引量：1
- 2024年
- 针对单端激励的压电纵振换能器中激励部分与被激模态之间的关系问题,使用压电细棒分布参数模型构建等效电路,通过计算其力学阻抗的零极点,研究了激励部分的长度与所激发模态之间的关系以及被激模态的谐振特性。通过有限元方法建立具体算例,仿真分析了不同激励长度对压电细棒谐振特性的影响规律。对比分析结果表明,理论模型与有限元仿真计算吻合较好。研究结果可为单端激励方法以及多模态纵振换能器的设计提供理论依据。
- 潘瑞柴勇莫喜平莫喜平张秀侦
- 关键词：等效电路多模态有限元方法
- 面剪切振动模式弛豫铁电单晶换能器被引量：1
- 2021年
- [011]极化方向、zxt-45°切型的PIN-PMT-PT单晶因其高剪切压电应变常数、高机电耦合系数和高柔顺系数等特点,在水声换能器中存在广阔的应用前景。通过设计中间质量块的方法,将单晶产生的剪切振动转换为换能器的纵向振动,并利用辐射头的弯曲振动和圆环尾质量块振动的耦合拓宽工作频带。通过有限元仿真分析,研究了结构参数对各阶模态振型和谐振频率的影响。最终仿真得到的换能器工作频带6~18 kHz,最大发送电压响应为138 dB,带内起伏小于4 dB。研究结果表明:采用面剪切工作模式有利于实现换能器低频、小尺寸、宽带发射。
- 梁家宁莫喜平柴勇刘永平
- 关键词：宽带小尺寸
- 短圆管换能器辐射阻抗被引量：4
- 2021年
- 辐射阻抗是换能器最重要的辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等。随着圆管换能器半径和高度的不断变化,想直接得到声场瑞利积分的解析解是十分困难的。该文通过建立经验公式模型来解决此问题。首先,通过有限元软件计算圆管换能器辐射阻抗的数值解。然后利用MATLAB工具进行曲线拟合。经过反复逼近拟合,建立圆管换能器辐射阻抗经验公式模型。与刚性扩展模型计算出的傅里叶级数解相比,经验公式模型在kr值从0.03~10范围内与有限元计算结果更为吻合,验证了经验公式计算辐射阻抗的准确性。同时,在圆管更低高径比情况下,经验公式模型仍可较准确地计算辐射阻抗。
- 梁家宁莫喜平柴勇刘永平
- 关键词：辐射阻抗数学表达式
- 一种32kHz压电陶瓷独立元件纵向换能器
- 本文研制了一种压电陶瓷独立元件纵向换能器,该换能器主要由压电陶瓷独立元件构成。该压电陶瓷独立元件为较大高度的压电陶瓷圆柱,采用特殊方式进行极化。实验结果与计算结果基本一致,换能器水中的谐振频率在32.2k Hz,对应的发...
- 潘耀宗莫喜平柴勇张运强崔斌
- 关键词：压电陶瓷基阵
- 文献传递
- 凹凸梁型低频指向性弯张换能器
- 2025年
- 弯张换能器的尺寸远小于波长,从而阻碍了紧凑型水声换能器产生定向波束.针对传统的指向性弯张换能器电路驱动的幅度相位调控的复杂性问题,本文提出一种指向性弯张换能器结构,采用外凸型弯曲梁与内凹型弯曲梁复合而成的非对称壳体结构实现低频指向性发射,可简化换能器的配套电路系统,便于应用且成本更低.本文从换能器的振动和辐射特性分析入手,揭示了指向性形成机理并建立了等效双球源模型.采用数值模拟的方法分析了主要结构参数对换能器谐振频率、发送电压响应、前后声压比及指向性的影响.通过优化设计,换能器在1240—1660 Hz的工作频段内最大发送电压响应为145.9 dB,可在单电路驱动下产生前后声压比最大27 dB的心型指向性波束,并且大大降低了有源材料的剪切应力,可有效避免大功率发射时有源材料的疲劳失效,为低频水声定向发射提供了一种更便捷的方法.
- 张秀侦莫喜平柴勇潘瑞田芝凤
- 关键词：弯张换能器模态耦合
- Terfenol-D球形低频换能器被引量：2
- 2005年
- 本文设计并制作了一种Terfenol—D球形换能器,使用有限元分析软件ANSYS对换能器的电声参数进行模拟计算,计算结果与实验结果符合很好。换能器水中谐振频率f=6.3kHz,Q-3dB=2.63,证明具有低频、宽带的特点。
- 柴勇莫喜平刘永平崔政
- 关键词：TERFENOL-D球形有限元分析软件ANSYS模拟计算谐振频率
- 两端开口圆柱形液腔低频谐振辐射特性被引量：1
- 2023年
- 为研究两端开口圆柱形液腔的低频谐振辐射特性,建立了其在低频近似条件下的分布参数模型,由电-力-声类比得到了等效振动模型,给出了无声负载下的谐振频率表达式。随后利用“长度等效方法”建立了液腔在辐射条件下的自辐射等效模型和声场辐射等效模型,给出了液腔的修正长度、谐振频率及指向性函数,并讨论了弹性壁条件下的情况。结合有限元法研究了刚性(弹性)壁条件下,圆管结构特征参量对液腔一阶谐振频率的影响规律,给出了自辐射等效模型满足求解精度的条件,并利用压电效应激励液腔一阶谐振,讨论了其声场辐射特性。对比结果表明:液腔一阶谐振频率的等效模型计算值与有限元仿真值符合较好,误差低于5%;液腔的修正长度为4a/π,液腔在一阶谐振下近似呈“∞”型指向性。此模型将两端开口圆柱形液腔类比为“液体圆棒”,即可将液腔视作液腔类水声换能器结构的一部分,提供了从分布参数模型角度分析此类换能器工作机理与辐射特性的理论支撑。
- 刘文钊莫喜平柴勇张秀侦潘瑞
- 关键词：分布参数模型谐振频率指向性
