题目：压电换能器匹配类型及其电感匹配特性研究

摘  要
超声技术是声学中发展最迅速、应用最广泛的领域。尤其在近年来，随着科技的发展和社会的进步，大功率超声技术如超声清洗、超声焊接、超声加工、超声雾化、超声乳化、超声粉碎等，在国民经济相关行业中的应用越来越广，这又反过来促进了对功率超声机理和应用等方面的研究。在超声技术的研究与应用中，对换能器的研究是至关重要的，它是人工获得超声的重要工具，所以只有掌握了换能器的基本特性，熟悉了各种换能器的工作特点，才能设计出应用于不同场合适用的换能器。
实际工作中，我们常发现换能器表现出来的特性与理想情况下的分析存在差异，实际情况常会引起换能器不能正常工作，甚至会毁坏换能器和其他工作仪器，导致工作效率降低或实验失败，所以研究换能器在动态条件下的工作特性，对提高换能器的能量传输功能具有实际的应用价值。
为保证换能器正常工作，匹配电路是必不可少的，但将匹配电路加入换能器工作电路，必然对换能器的工作特性产生影响，所以研究匹配电路对换能器振动特性的影响也是比较重要的工作。
基于以上思想，本文主要用理论分析与实验相结合的方法，分析了压电换能器的基本工作特性和动态工作特性，研究了换能器电端匹配类型，静态匹配与动态匹配，讨论了换能器经常工作的两个频率，即串联谐振频率与并联谐振频率的特性，以及电感匹配于串联谐振频率与并联谐振频率时对换能器振动特性的影响。
通过本文的工作，得出的主要结论如下:
（1）串联谐振频率与并联谐振频率是换能器经常工作的两个频率，此时，换能器的工作行为表现出特殊性，比如振幅大，损耗小等特点。
（2）静态匹配主要应用于要求换能器输出频率为固定的应用场合。
（3）动态匹配解决输出频率漂移问题,用频率跟踪技术,使电激励系统输出频率能动态地跟踪换能器谐振频率的变化,确保电路匹配,提高换能器的效率。
（4）换能器工作在附近时，所需的激励电压U小，匹配电感也小，且匹配后能获得最大效率的同时，其输出阻抗为最小。
（5）换能器工作在附近时，具有很好的功率自动调节性能，但需要较高的驱动电压，对发生器的性能要求较高。
（6）用等效电路法推导了串联、并联匹配电感参数的表达式。
（7）实验验证了匹配电感的加入使系统的有效机电耦合系数增大。