声学所：设计出高透射率高普适性声学阻抗匹配层
阻抗匹配层可提高声波在不同介质间的能量传输效率，在换能器设计、无损检测、医学超声成像中发挥重要作用。当前常用的半波长阻抗匹配层及多层复合阻抗匹配层等方法，均只能针对既定两种目标介质进行设计并工作，普适性较差。 近期，中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室研究员杨军和贾晗团队与吉首大学邓科团队合作，通过在周期排列的压电陶瓷片上外接电容调控系统等效声学阻抗，设计出一种可调式梯度声学阻抗匹配层，可在不同介质界面处实现宽频高效的声波能量透射。 研究人员推导外接分流电路对压电陶瓷片纵向振动的调控方程，给出周期条件下该系统的声波色散规律，得到长波近似下的系统等效声学阻抗与外接电容间的关系。在理论分析的基础上，研究人员利用八层压电陶瓷片，构成可调式阻抗匹配层；在实际运用中，在每层匹配层接上不同的电容可得到所需的目标梯度阻抗。为验证连接压电分流电路的可调式声学阻抗匹配层的性能，研究人员分别利用钢柱和有机玻璃柱、钢柱和铝柱构造两种具有不......阅读全文
声学所：设计出高透射率高普适性声学阻抗匹配层
阻抗匹配层可提高声波在不同介质间的能量传输效率，在换能器设计、无损检测、医学超声成像中发挥重要作用。当前常用的半波长阻抗匹配层及多层复合阻抗匹配层等方法，均只能针对既定两种目标介质进行设计并工作，普适性较差。 近期，中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室研究员杨军和贾晗团队与吉首大学邓科团队
压电陶瓷片的工作原理
当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电
阻抗匹配原理（一）
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。 大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线
阻抗匹配原理（二）
串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小，不会给驱动器带来额外的直流负载，也不会在信号和地之间引入额外的阻抗；而且只需要一个电阻元件。b.并联终端匹配并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。实现
超声波传感器的结构与工作原理
当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生
什么是超声波振子
超声波振子又称超声波振动子，行业内将换能器与变幅杆连接后的整体叫做振动子。超声波振子由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能（声波振动）的相互转换，并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件。超声波振子由超声波换能器和超声波变幅杆组成。超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆
超声波振子的介绍
超声波振子又称超声波振动子，行业内将换能器与变幅杆连接后的整体叫做振动子。超声波振子由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能（声波振动）的相互转换，并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件。超声波振子由超声波换能器和超声波变幅杆组成。超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆
中国科研团队成功实现高效水气跨介质声通信
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/511863.shtm跨介质的水-气声通信能高效实现吗？中国科研团队最新完成的一项声学超材料结合研究成果给出了肯定的答案。记者7日从中国科学院声学研究所获悉，该所噪声与音频声学实验室博士研究生周萍及其导师
把徽标从水中传到空气中，怎么做到的？
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/511860.shtm近日，中国科学院声学研究所博士生周萍，研究员杨军、贾晗等首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现了从水到空气的阻抗间隙，并设计出了宽频水-气阻抗匹配层，通过仿真和实验
负责超声波的接收和反射的超声波换能器
超声波探头又称为超声波换能器，是完成超声波发射和接收的关键器件。它分为发射换能器和接收换能器。发射换能器将其他形式的能量转换成超声波，接收换能器是把接收到的超声波转换成其他易于测量的能量。能量的形式多种多样，因此换能器的形式也各不相同。在超声波测量中，常用的是压电换能器，其次是磁致伸缩换能器。(1)
超声波换能器的预应力是不是越大越好？
由于压电陶瓷的张力较弱，因此当换能器超声振动时，必须施加静态压缩预应力以防止压电陶瓷承受拉应力。另外，预应力确保压电陶瓷界面形成良好的接触，从而使声波以最小的损耗良好地传输。压缩预应力必须足以防止压电陶瓷遭受超声拉伸应力和防止横向压电陶瓷滑移，在超声波换能器制作过程中预应力的大小对品质起决定性的作用
阻抗分析仪的原理介绍
阻抗分析仪能在阻抗范围和宽频率范围进行测量，它利用物体具有不同的导电作用，在物体表面加一固定的低电平电流时； 通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣。 工作原理 阻抗分析仪可以测量和评定要与电路匹配。 对于压电陶瓷片,可以直接从导纳圆图和对数坐标判断器
超声波双频换能器、振子
在多频超声波清洗器系统中，换能器是关键组件之一，它必须具有两个谐振频率，且在其谐振点附近的阻抗要接近，以达到电与声的转换。 夹心式压电陶瓷换能器存在许多共振频率，即基频振动、1次谐频、2次谐频等。根据超声波清洗器夹心式复合换能器的设计理论，通过适当的改变换能器的结构模式，可使其既能工作于基
中国科研团队成功实现高效水气跨介质声通信
跨介质的水-气声通信能高效实现吗？中国科研团队最新完成的一项声学超材料结合研究成果给出了肯定的答案。 记者7日从中国科学院声学研究所获悉，该所噪声与音频声学实验室博士研究生周萍及其导师杨军研究员、贾晗研究员等开展合作研究，首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现从水到空气的阻抗
我国科学家实现高效水—气跨介质声波通信
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/511962.shtm 近日，中国科学院声学研究所噪声与音频声学实验室成功实现高效水—气跨介质声波通信，相关研究成果日前在国际学术期刊《应用物理快报》发表。 随着人类对海洋世界的探索与开发，实现水
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（五）
图6. 从X-Y轴直接读出反射系数的实部和虚部用导纳表示史密斯圆图是用阻抗(电阻和电抗)建立的一旦作出了史密斯圆图，就可以用它分析串联和并联情况下的参数可以添加新的串联元件，确定新增元件的影响只需沿着圆周移动到它们相应的数值即可然而，增加并联元件时分析过程就不是这么简单了，需要考虑其它的参数通常，
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（六）
导纳圆图在前面的讨论中，我们看到阻抗圆图上的每一个点都可以通过以复平面原点为中心旋转180°后得到与之对应的导纳点于是，将整个阻抗圆图旋转180°就得到了导纳圆图这种方法十分方便，它使我们不用建立一个新图所有圆周的交点(等电导圆和等电纳圆)自然出现在点(-1, 0)使用导纳圆图，使得添加并联元件
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（一）
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（二）
我们知道反射系数定义为反射波电压与入射波电压之比：图3. 负载阻抗负载反射信号的强度取决于信号源阻抗与负载阻抗的失配程度反射系数的表达式定义为：由于阻抗是复数，反射系数也是复数为了减少未知参数的数量，可以固化一个经常出现并且在应用中经常使用的参数这里Z0 (特性阻抗)通常为常数并且是实数，是常用的归
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（四）
完成圆图为了完成史密斯圆图，我们将两簇圆周放在一起可以发现一簇圆周的所有圆会与另一簇圆周的所有圆相交若已知阻抗为r + jx，只需要找到对应于r和x的两个圆周的交点就可以得到相应的反射系数可互换性上述过程是可逆的，如果已知反射系数，可以找到两个圆周的交点从而读取相应的r和x的值过程如下：确定阻抗在史
RF设计中的阻抗匹配及50欧姆的由来（二）
当您处理由理想电源，传输线和负载组成的理论电路时，匹配似乎是一项微不足道的常识。 假设负载阻抗ZL是固定的。我们需要做的就是包括一个等于ZL的源阻抗（ZS），然后设计传输线，使其特性阻抗（Z0）也等于ZL。 但是，让我们暂时考虑一下在由众多
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（八）
下一步，在图上标出这两个点，A代表zL，D代表z*S然后判别与负载连接的第一个元件(并联电容)，先把zL转化为导纳，得到点A'确定连接电容C后下一个点出现在圆弧上的位置由于不知道C的值，所以我们不知道具体的位置，然而我们确实知道移动的方向并联的电容应该在导纳圆图上沿顺时针方向移动直到找到对应
RF设计中的阻抗匹配及50欧姆的由来（一）
为什么很多射频系统或者部件中，很多时候都是用50欧姆的阻抗（有时候这个值甚至就是PCB板的缺省值） ，为什么不是60或者是70欧姆呢？这个数值是怎么确定下来的，背后有什么意义？本文为您打开其中的奥秘。 我们知道射频的传输需要天线和同轴电缆，射频信号的传输我们总是希望尽可能传
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（七）
在返回阻抗圆图之前，还必需把刚才的点转换成阻抗(此前是导纳)，变换之后得到的点记为B'，用上述方法，将圆图旋转180°回到阻抗模式沿着电阻圆周移动距离1.4得到点C就增加了一个串联元件，注意是逆时针移动(负值)进行同样的操作可增加下一个元件(进行平面旋转变换到导纳)，沿着等电导圆顺时针方向(
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理（三）
更多细节参见图4a 图4a. 圆周上的点表示具有相同实部的阻抗例如，r = 1的圆，以(0.5, 0)为圆心，半径为0.5它包含了代表反射零点的原点(0, 0) (负载与特性阻抗相匹配）以(0, 0)为圆心半径为1的圆代表负载短路负载开路时，圆退化为一个点(以1, 0为圆心，半径为零)与
阻抗分析仪原理简介
阻抗分析仪能在阻抗范围和宽频率范围进行精确测量，它利用物体具有不同的导电作用，在物体表面加一固定的低电平电流时，通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣。 原理 阻抗分析仪可以测量和评定要与电路匹配. 对于压电陶瓷片,可以直接从导纳圆图和对数坐标判断器件优劣,如果陶瓷片内部出现分层
超声波功率放大器在超声驱动技术中的应用
超声波驱动功率放大器实质是一个功率信号发生器，用于产生激励信号并向超声波换能器提供超声能量的一种装置，他产生的激励信号经过功率放大以后再通过匹配电路与换能器阻抗匹配，从而驱动换能器工作，即为超声波换能器提供驱动信号，驱动信号经过超声波换能器后转换成所需要的声场，将电信号变换为机械振动信号。
压电传感器原理及应用（三）
高通公司在2015年发布Snapdragon Sense ID超声波指纹识别技术，可以内建3D立体指纹模型，也可避免指纹感光原件与手指的直接接触，避免了汗水油污等对接触式指纹识别成功率的影响，并且可用于塑料/玻璃/蓝宝石等外屏下方。高通3D超声波指纹传感器芯片（PMUT）2016年9推出的小
光纤水听器简介
光纤水听器是利用光纤技术探测水下声波的器件，它与传统的压电水听器相比，具有极高的灵敏度、足够大的动态范围、本质的抗电磁干扰能力、无阻抗匹配要求、系统“湿端”质量轻和结构的任意性等优势，因此，足以应付来自潜艇静噪技术不断提高的挑战，适应了各发达国家反潜战略的要求，被视为国防技术重点开发项目之一。
压电陶瓷的工作原理
压电陶瓷换能器的原理是：当对这种陶瓷片施加压力或拉力，它的两端会产生极性相反的电荷，通过回路而形成电流。这种效应称为压电效应。如果把用这种压电陶瓷做成的换能器放在水中，那么在声波的作用下，在其两端便会感应出电荷来，这就是声波接收器。而且，压电效应是可逆的，假如在压电陶瓷片上施加一个交变电场，陶瓷片就