超声振动能量采集机理及其有限元分析与实验验证研究

作者：周铄; 刘周龙; 郑友成; 朱强国; 王光庆^*

来源：机械科学与技术, 2023, 1-12.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230076

• 超声振动
• 能量采集
• 有限元方法
• 仿真与实验

为了研究超声器械的超声振动及其能量采集转换机理，设计了一种具有能量采集与转换功能的夹心式环状超声换能器。利用ANSYS有限元方法分析器件结构参数对其振动特性和能量采集输出特性的影响，并结合超声振动能量采集与转换机理模型方法进行仿真，通过实验验证仿真分析的准确性。研究表明：器件在谐振频率为35.2 kHz、电压幅值为67 V的激振条件下，采集PZT各个扇区及孤极PZT扇区的输出电压幅值分别为39 V和34.4 V，最大输出功率分别达到113 mW和82.4 mW，并通过实验系统将其采集的能量点亮发光二极管，研究结果验证了超声振动能量采集的可行性。

• 单位
  电子工程学院; 浙江工商大学