超磁致伸缩功率超声换能器关键技术研究

功率超声在工程领域得到了广泛的利用，但由传统致动材料制成的功率超声换能器不能提供足够大的功率，严重地限制了其使用。新近出现的稀土超磁致伸缩材料，具有磁致伸缩应变大，能量密度高，输出功率大、转换效率高等特点，为该问题的解决提供了可能。然而，至今为止,人们对该材料的研究还很不够。同时，各国对自己的研究成果又严加保密，导致基础数据缺乏，关键技术无法得到，相关器件特别是由其制造的功率超声换能器的设计缺乏系统的理论及方法。本项目拟以实验加计算的方法得到考虑涡流损耗影响及应力影响的Jiles-Atherton磁滞模型，计算磁滞损耗的大小，进而研究换能器的生热散热机制。以建立的磁滞模型为基础，结合二次磁致伸缩模型及机械动力学原理，建立换能器的非线性动态模型，并对该模型进行频响分析及混沌分析。用实验加电声理论，分析换能器的阻抗特性。用专门的换能器组合，研究负荷对换能器工作的影响。