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超声波变幅杆的发展和现状

 发布时间:2015-03-05 点击量:1458
超声波变幅杆也称为聚能器,它主要作用是将机械振动的振幅放大,也就是将能量集中在较小面积上,产生聚能作用。
 
超声波变幅杆的发展历史:
上世纪40年代发明的纵振指数型变幅杆,是为了高强大功率超声波的应用;
50年代原苏联学者提出悬链线型变幅杆和多级组合变幅杆;
60年代提出了描述变幅杆形状因数的概念,并发展了一种应力沿杆件均匀分布的高斯型变幅杆,获得了高位移振幅。森荣司提出振动方向变换器,开辟了用变幅杆件功率合成方法获得高强特大功率(50KW以上)超声的途径;
上世纪80年代森荣司等又提出夹心弯曲换能器结构;
90年代根本佐久良雄等人则提出了夹心扭转换能器结构;
随后又出现了弯曲振动变幅杆和扭转振动变幅杆,扩大了工业应用范围;
除了以上杆件形状外,在大功率超声冷拔丝、管等应用中出现了等厚度或变厚度的盘形或环形聚能器;在超声焊接、切割中又出现了大型块状变幅杆件。
 
超声波变幅杆的现状:
不同形状函数变幅杆性能表达式复杂、计算工作量大, 因此有人研究开发了一些变幅杆设计计算软件。这在一定范围内能减轻实际设计的工作量, 但软件设计的理论基础还是传统设计方法的表达式,对不同形状的变幅杆或由此组成的复合杆,想全面将杆件的设计尺寸( 或频率)、位移节点、放大系数、形状因数、在杆件中的应力和位移分布曲线同时计算并展现出来,以利于从各个性能指标中;
 
综合分析和选择杆件, 还是有一定难度的。这就需要发展一种对变幅杆各参量进行计算和表达的方法。研究了对各种不同单级变幅杆的性能参量进行了统一表达的方法。该
方法基于对变幅杆;
 
两端面上的边界条件设置了四个任意常数,统一了变幅杆的各性能参量表达式。是通过人为设置的四个任意常数来统一的设计方法,不利于在复合杆中计算和设计。如果能用设计方法本身统一各单级变幅杆各性能参数的表达式就可以方便地设计组合复杂的复合杆,而且用统一的表达式,也能更方便更深入地研究变幅杆的声学性质。