【摘 要】
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近年来,随着新型材料的出现及应用,声波测井换能器的研究取得了很大进展。如何能降低换能器的工作频率,增加带宽,提高发射效率和接收灵敏度并减小换能器的体积和重量,是目前
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近年来,随着新型材料的出现及应用,声波测井换能器的研究取得了很大进展。如何能降低换能器的工作频率,增加带宽,提高发射效率和接收灵敏度并减小换能器的体积和重量,是目前国内外相关研究的热点。正交偶极声波测井仪器可用于确定地层介质的横波速度以及地层的各向异性,其核心部件就是三叠片型发射换能器。
本文基于有限元方法,利用ANSYS软件,分析了金属基片材料为铝、黄铜、低膨胀合金的三叠片型发射换能器的振动模式、谐振频率和声辐射效率等声学性能,并重点分析了金属基片为低膨胀合金换能器的结构参数以及边界条件对谐振频率的影响。数值计算结果表明,不同的金属材料、边界条件以及环境介质对换能器的振动模态和谐振频率均有影响。换能器在钳定边界条件下的谐振频率要比自由边界条件下的低。在相同边界条件下,换能器在硅油中的谐振频率要比空气中的低。缩短压电陶瓷片的长度,增加金属基片的长度,减小压电陶瓷片或会属基片的厚度,采用密度大、杨氏模量小、泊松比较小的金属材料,均可降低换能器的谐振频率。
本文还对换能器的阻抗特性进行了测量,并与模拟结果进行了对比,二者所得到的结果基本一致。数值模拟计算可为换能器的优化设计提供技术数据和研制依据。
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