Vol.2, No 4, 2004 pp. 293 - 300
UDC 539.4.011
DESIGN OF ULTRASONIC TRANSDUCERS
BY MEANS OF THE APPARENT ELASTICITY METHOD
Dragan D. Mančić, Milan Dj. Radmanović
Faculty of Electronic Engineering, University of Niš, Serbia and Montenegro
E-mail: dmancic@elfak.ni.ac.yu;
radmanovic@elfak.ni.ac.yu
Abstract. In this paper, we applied the equivalent elastic constants
derived by the apparent elasticity method. We studied the coupled vibrations
of sandwich transducers used in high power ultrasonic, obtaining the frequency
equation for the transducer design and calculation of its resonance frequency.
The transducer consists of metal head and metal tail with circular cross-section,
two piezoelectric ceramic rings and metal central bolt. Theoretical analyses
show that the apparent elasticity method was simple, easy to calculate
and especially suitable for the study of coupled vibrations. It is shown
that the calculated resonant frequencies according to the apparent elasticity
method provide better approximation of the measured results than those
from one-dimensional theory.
Key Words: Ultrasonic Transducers, Resonance Frequency,
Frequency Equations, Vibrational Modes, Method
PROJEKTOVANJE ULTRAZVUČNIH PRETVARAČA
POMOĆU METODA PRIVIDNIH MODULA ELASTIČNOSTI
U ovom radu primenjene su ekvivalentne konstante elastičnosti, koje su
dobijene pomoću metoda prividnih modula elastičnosti. Analizirane su spregnute
vibracije sendvič pretvarača korišćenih u oblasti snažnog ultrazvuka, i
dobijena je frekventna jednačina za projektovanje pretvarača i izračunavanje
rezonantne frekvencije. Pretvarač se sastoji od metalnog emitora i metalnog
reflektora kružnog poprečnog preseka, dva piezoelektrična keramička prstena
i metalnog centralnog zavrtnja. Teorijske analize pokazuju da je metod
prividnih modula elastičnosti prost, lak za izračunavanja i posebno pogodan
za analizu spregnutih vibracija. Pokazano je da se rezonantne frekvencije
dobijene metodom prividnih modula elastičnosti bolje slažu sa merenim rezultatima
od rezultata dobijenih jednodimenzionalnom teorijom.
Ključne reči: ultrasonični / nadzvučni pretvarači, rezonantna
frekvencija, izjednačavanje frekvence, način vibriranja, metod
