声频定向超声波传感器的研究 机械制造及其自动化专业毕业论文.docx

分类号密级 UDC 学 位 论 文 声频定向超声波传感器的研究 (题名和副题名) 曹建芳 (作者姓名)指导教师姓名 徐利梅副教授李辉副教授电子科技大学 成都 (职务、职称、学位、单位名称及地址)申请学位级别硕士专业名称机械制造及其自动化论文提交日期 学位授予单位和日期 电子科技大学 答辩委员会主席 评阅人 2005年 3月注:注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名: 日期: 2005年3 月 日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名: 导师签名: 日期:2005年3 月 日摘 要声频定向超声波扬声器是一种能产生高指向性可听声音的装置。通过超声波在空气中的非线性交互作用,超声波传感器发出的载波信号在空气中发生自解调从而产生低频可听声,并以高指向方式传播给收听者。论文提出了计算超声波传感器阵列发出的声音定向性的分析方法,此方法通过计算传感器阵列声压的大小来判断声音的方向性,同时研究了阵列的单元个数和排列方式对声音的定向性的影响,在尽量限制单元个数的基础上,合理的阵列排列方式可以抑制声压的旁瓣、消除栅瓣,产生高指向的声音。对各种压电材料进行比较分析,得到聚偏二氟乙烯(PVDF)膜比其它材料具有更高灵敏度和更好柔韧性,通过对其振动特性进行有限元分析,得到PVDF膜在固定频率具有振幅最大值,可知PVDF膜更适合做声频定向超声波传感器的振动膜来进行声音传播的方向控制。论文根据圆膜振动和柱面膜振动两种薄膜振动分析理论,分别设计出应用在空气中的两套声频定向传感器结构,通过试验测试其阻抗和声压,得到通过柱面膜理论设计的传感器谐振频率点与理论计算值相吻合,从而验证柱面膜理论的合理性,说明根据此理论设计的超声波传感器可以产生声音定向性。关键词:超声波传感器;声频定向;传感器阵列;-demodulationeffectoftheamplitude-,ahigh-,suppressthesidelobeamplitude,andeliminatethebacklobes,whicharetheessentialconditionstoyieldhigh-directionalultrasoundbeamin-(PVDF),harmonicanalysistothe