_超声电机技术与应用_

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超声及其应用PPT课件

方向性强
超声波的波束狭窄，方向性好，能量集中，穿透能力强。
传播速度慢
在同一种介质中，超声波的传播速度比普通声波慢。
超声波的产生与传播
01
02
03
超声波的产生
超声波通常由压电效应产生，通过高频电信号驱动压电晶体，产生机械振动并发出超声波。
超声波的传播
超声波在介质中传播时，会受到介质的吸收、散射和干涉等影响，导致能量衰减和波形畸变。
05 超声的未来发展与挑战
超声技术的研究前沿与热点
医学影像
高分辨率、高穿透深度的超声成像技术，用于早期发现病变和精准诊
断。
生物效应
研究超声对细胞和组织的生物效应，探索无损、
无创的治疗方法。
超声药物传递
利用超声的物理效应，实现药物的定向传输和
释放。
实时监测
开发实时、动态的超声监测技术，用于手术导
超声波的波长是指相邻两个波峰之间的距离，与频率成反比。
02 超声设备与技术
超声设备的基本构成
超声探头
用于产生超声波和接收回声信号，是超声设备的核心部件。
信号处理系统
对回声信号进行处理、分析和显示，生成超声图像。
电源和控制系统
提供设备所需电源和控制信号，确保设备正常工作。
超声成像技术
二维超声成像
安全性与可靠性
加强超声技术的安全性和可靠性研究，确保其在医疗领域的应用安全有效。
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应用领域
超声波无损检测在航空航天、汽车、电子、化工等领域得到广泛应用，是保证产品质量和安全的重要手段之一。
超声在环境监测中的应用

《超声波技术及应用》课件

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总结词：传播特性
在此添中传播时，会发生反射、折射、散射和干涉等现象，具有方向性好、能量集中等传播特性。
在此添加您的文本16字
总结词：物理特性
在此添加您的文本16字
详细描述：超声波具有压电效应、热效应等物理特性，能够与物质发生相互作用，产生各种物理和化学效应。
《超声波技术及应用》PPT课件
目录
• 超声波技术概述 • 超声波技术的应用领域 • 超声波技术的原理与设备 • 超声波技术的未来发展与挑战 • 结论
01
超声波技术概述
超声波的定义与特性
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总结词：基本特性
在此添加您的文本16字
详细描述：超声波是指频率高于20000赫兹的声波，具有波长短、频率高、穿透力强等特性。
超声波的产生与传播
总结词：产生方式总结词：传播介质总结词：衰减与吸收
详细描述：超声波可以通过压电效应、电磁效应、热声效应等方式产生，其中压电效应是最常用的一种方式。
详细描述：超声波可以在气体、液体和固体等介质中传播，其传播速度与介质的密度、弹性常数和声速有关。
详细描述：超声波在传播过程中会因为介质的吸收和散射而逐渐衰减，其衰减程度与介质的性质和超声波频率有关。
超声波的物理原理
超声波的定义
01
超声波是指频率高于20000赫兹的声波，人类的听力无法察觉
。
传播方式
02
超声波在介质中以波动的形式传播，遵循波动方程。
声速
03
在特定介质中，超声波的传播速度与介质的密度和弹性模量有
关。
超声波换能器
工作原理
超声波换能器是将电信号转换为机械振动，从而产生超声波的装置。

压电材料的相关书籍

压电材料的相关书籍以下是一些关于压电材料的书籍，涵盖了压电材料的测量、物理性质、应用等多个方面，供您参考：1. 《压电与铁电材料的测量》这本书详细介绍了压电和铁电材料的各种测量技术，包括静态和动态测量、时域和频域测量等。

它提供了关于这些材料的基本性质和测量原理的深入理解，适用于从事材料科学和电子工程领域的研究人员和技术人员。

2. 《压电材料与器件物理》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了压电材料和器件的物理性质和应用。

它涵盖了压电材料的晶体结构、电子状态、介电和弹性性质等方面的内容，同时还介绍了压电器件的设计、制造和应用。

对于从事压电材料和器件研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

3. 《固体中的声场和波》这本书详细介绍了固体中声场和波的传播特性，包括纵波、横波、表面波等。

它还讨论了如何利用压电材料来激发和控制这些波，对于从事声学和振动工程领域的研究人员和技术人员来说，这本书具有很高的参考价值。

4. 《压电学》这本书是一本经典的压电学教材，系统地介绍了压电材料的物理性质、数学模型、制造和应用等方面的内容。

它适用于从事材料科学、物理学和电子工程领域的研究人员和技术人员。

5. 《超声电机技术与应用》这本书主要介绍了超声电机的工作原理、设计、制造和应用。

它详细介绍了超声电机的振动机构、驱动和控制电路等方面的内容，同时还提供了关于超声电机在各个领域的应用实例。

对于从事超声电机研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

6. 《超声波电机原理与设计》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了超声波电机的原理和设计。

它涵盖了超声波电机的振动机制、驱动和控制技术等方面的内容，同时还介绍了超声波电机在各个领域的应用前景。

对于从事超声波电机研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

7. 《壓電力學》这本书是中文版的《Piezology》教材，介绍了压电陶瓷、压电晶体等压电材料的物理性质、制备工艺和应用实例等方面的内容。

超声检测技术在机电设备安全检测中的应用分析

超声检测技术在机电设备安全检测中的应用分析【摘要】超声检测技术在机电设备安全检测中发挥着重要作用，本文就此进行了深入研究。

在分析了研究背景和研究意义。

接着在首先介绍了超声检测技术的概述，然后探讨了机电设备安全检测的需求。

随后详细分析了超声检测技术在机电设备安全检测中的原理，并列举了一些应用案例。

还探讨了超声检测技术的优势和局限性。

在展望了超声检测技术在机电设备安全检测中的应用前景，并进行了总结。

通过本文的研究，可以更深入地了解超声检测技术在机电设备安全检测中的应用价值。

【关键词】超声检测技术、机电设备、安全检测、原理分析、应用案例、优势、局限性、应用前景、结论总结1. 引言1.1 研究背景传统的安全检测方法往往依靠人工检查或者设备停机检修，这不仅费时费力，而且无法做到实时监测和预防。

而超声检测技术正是一种可以实现远程、无损、高效的安全检测方法。

通过超声波对机电设备进行检测，不仅可以发现微小缺陷和隐蔽故障，还可以实现设备的在线监测，及时预警并采取相应的维护措施，从而确保设备的安全运行。

研究超声检测技术在机电设备安全检测中的应用具有重要意义，可以提高设备的安全性和可靠性，降低维护成本，延长设备的使用寿命，为工业生产提供有力的保障。

1.2 研究意义1.提高机电设备安全性：通过超声检测技术对机电设备进行检测，能够及时发现潜在的安全问题，避免事故的发生，保障生产和人员的安全。

2.提高设备维护效率：超声检测技术可以实现设备的在线检测，无需停机和拆卸设备，大大提高了设备维护的效率。

研究超声检测技术在机电设备安全检测中的应用具有重要的现实意义和深远的发展前景。

2. 正文2.1 超声检测技术概述超声检测技术是一种非接触式检测技术，通过超声波在材料中传播时的反射、折射、透射等现象，对被测物体的内部结构和缺陷进行检测和分析。

它具有高灵敏度、高分辨率、无损检测等优点，在机电设备安全检测领域得到广泛应用。

超声检测技术主要包括脉冲回波法、多普勒效应、声波共振法等多种方法。

重点科研专项项目指引指引名称超声电机在高端装备中的应用

（4）研究航空航天高性能复杂轻合金及其复合材料构件拓扑结构优化与轻量化设计方法，研究激光“控形”与“控性”精密成形关键工艺优化技术及机理，定量描述粉体特性、激光工艺参数、显微组织及力学性能的相关性；
（5）选择航空航天、深空探索领域典型应用对象，面向行业需求，结合应用背景，有针对性地开展实验研究和工程应用验证。
预期成果
（1）完成相关论证报告、关键技术分析报告以及国家该方向发展战略报告；
（2）申报国家重点研发专项“3D打印和激光制造”项目；
（3）在国际学术期刊发表SCI论文15篇；申请国家发明专利5项；
（4）组织高性能材料激光增材制造及3D打印研讨会1次，邀请国内外增材制造领域优势团队及权威教授参会。
重点科研专项项目指南（五）
研究内容
（1）研究适于激光增材制造使用工艺及性能要求的Al、Ti轻合金及其陶瓷增强复合粉体的化学成分及物理性质的设计依据、制备技术和表征方法；
（2）研究轻合金及其复合材料选区激光熔化成形过程中凝固组织形成规律及内部缺陷控制机理，提出激光成形件内部冶金质量调控方法；
（3）研究轻合金及其复合材料构件选区激光熔化增材制造全过程、各类型内应力演化规律及耦合机制，提出激光成形件变形开裂的控制及消除机制；
指南名称
航空航天部件表面的微结构设计与制造
研究意义
高可靠、长寿命是新一代航空航天器的重要发展方向，这对航空航天器的组/部件提出了极高的要求，目前的许多组/部件尚不能满足要求，亟需开展相关研究和技术攻关。例如：我国载人航天生命保障系统中要求齿轮泵连续稳定工作满6000小时，而现有齿轮泵仅能可靠工作3000小时，远远不能满足要求。国外研究表明：表面的微结构化是提高这类零部件使用寿命的重要手段。而我国目前在此类关键零部件表面微结构的设计与制造方面仍以模仿为主，缺乏系统的设计理论与制造方法。本专项项目针对航空航天微结构化功能表面的设计与微细制造技术开展研究，解决微结构化功能表面的设计与制造难题，在航空航天等领域得到重要应用，推动我国航空航天技术持续发展。

超声波技术与应用

超声波技术与应用在现代科技发展的伟大历程中，超声波技术也是扮演着举足轻重的角色。

作为一种具有频率高、能量强、穿透力强等特点的波动，超声波得到了广泛地应用。

下面，我们就来探讨一下超声波技术与应用的相关问题。

一、超声波技术的起源和发展超声波的物理特性在19世纪就已经被人们发现和研究。

但直到20世纪初，卢米埃尔等人才发现了超声波的成像功能，并成为现代超声波医学的奠基人。

此后，各国学者们接续发展，在医学、工业、导航、航空、水声通讯等各领域中进行了广泛的应用。

二、超声波技术的基本原理超声波是一种声波，其频率高于人耳能够听到的20千赫兹，也就是20万赫兹以上。

超声波的最大特点是不易衰减，能够在物质中传播，并在不同介质的接触面上产生反射和折射。

这些物理特性使得超声波成为了跨越不同材料、材质的利器，许多传统测量手段难以达到的精度和精确度都可以借助超声波技术来实现。

三、超声波技术在医学中的应用随着现代医学从外科到微创治疗的转型，超声波技术在医学中的应用越来越广泛。

其中，以医学影像学中的超声诊断技术最为常见。

相较于放射性检查等其他影像学技术，超声波成像具有无损伤、无电离辐射、速度快、方便、适用于多种部位和器官等优点。

此外，超声波也可以辅助外科手术、疾病治疗、药物送达等。

四、超声波技术在工业和科研中的应用在工业领域中，超声波技术也得到了广泛的应用。

比如，超声波可以被用来检测和评估材料的质量和性能，可以检测金属表面的不均匀性、裂缝、泛腐、脆性、颈变、应力等。

在科学研究中，超声波可以被用来研究波的性质、材料的物理化学性质等。

此外，在水下探测、声学通讯、水下定位和导航、水下作业等领域，超声波的应用也得到了广泛的推广。

五、超声波技术的发展趋势近年来，人工智能技术的快速发展为超声波在医学、智能工业、智慧城市等领域中注入了新的生命力。

超声波本身也在不断地演化和完善。

比如，微波超声技术、声弥散技术、超声波图像分析技术、三维超声技术等的应用，使得超声波不仅保持了原本的诸多特性，还具有更多的功能和实用性。

超声电机论文

超声电机的原理和和发展前景学生：范恒飞指导老师：权循忠电气信息工程学院：自动化专业摘要：简要论述了超声电机的原理，超声电机也传统电机相比较的优越性、特点，探讨了超声电机的应用和发展前景。

关键词：超声电机、压电陶瓷、超声电机特点。

一、工作原理超声电机与传统的电磁电机不同：它没有磁极、磁极绕组和磁路，它实现机电能量转换，不是依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，通过各种伸缩振动模式的转换盒耦合，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。

因其工作在超声频率上，故称为超声电机。

下图为一种超声电机原理图。

超声电机原理图1、金属转子2、摩擦材料3、定子弹性体4、压电陶瓷5、轴承6、弹簧7、螺母8、固定台二、超声电机与传统电磁电机的比较（1）电磁型电机用于位置控制系统时，需配有齿轮减速机构，以保证其低速运转并获得较大的转矩，而压电超声波电机弥补了其不足，它不需减速齿轮即能在低速时获得大转矩，可以直接用作驱动元件。

（2）压电超声波电机的能量密度是电磁型电机的5～10倍左右，相同功率下，其体积比电磁型电机小得多，使其在体积较小的情况下同样可以获得足够大的功率输出。

（3）电磁电机转速高、转矩小、转动惯量大，响应时间大于10ms，而且随着减速箱的增加而增大。

而超声电机由于转矩大空载转速低、转动惯量小，其响应时间小于1ms。

超声电机的快速响应性极大的增加了闭环系统的稳定性，使定位调整频率可高达1khz二电磁电机只是能达到100Hz左右。

三、超声电机的特点（1）超声电机可以得到较低转速，因此输出力矩较大，可以省去减速机构直接带动负载。

（2）因为超声电机不使用电磁场作为驱动力，因此电磁辐射小。

许多情况下，不希望有电机产生强电磁干扰，或者在强磁场环境中，电磁电机的正常工作会受到影响，而超声电机不需要做太多的电磁屏蔽处理就可以在这些条件下工作。

（3）超声电机依靠定、转子之间的接触摩擦作为驱动方式，关闭电源后转子就会马上停止，并在摩擦力的作用下固定不动。

超声电机及其在机器人驱动中的应用

ｓａｔｆｔａｐａｏｏｎｒｙｔｍｓａｎｅｘｍｐｌｏｉｔｏｃｅｕｌａｓｃｍｏｏｓｉｏｔｃｔｏ．ｅｕｉｇａｈｆｓｏｈｅｍｎｉｕｌｔｒｃｔｏｌｓｅａａｓｅｔｎｒｄｕｔｏｎｉｔｒｎｒｂｏｏｎｒ１ｒｅｘｃｔｎｐｐｌａｉｉｔｃｏｎ
Ｋｅｗｏｒｓ：ｌａｓｎｉｍｏｔｒｔａｅｌｇｖｄｒｅｙｄｕｔｏｃｒｏ，ｖｉｗａｅ，ｉｒｎｖ
超声波电机（ｔｓｎｃＭｏｏ）简称ＵＭ是一种近二十Ｕｌａｏｉｒｔｒ，Ｓ年来发展起来的新原理、电一体化电机，本结构及工作原理机其完全不同于传统的电磁马达，有绕组与磁路，以电磁作用传没不
递能量，而是一种利用超声波振动能作为驱动源的新原理电机
来不可避免的间隙和磨损会严重阻碍控制系统快速性和精确性的提高。超声波电机具有低速大转矩的特点，可直接驱动机器人的操作机构，需传动机构，小了传动装置的占用空间和质量，不减同时，还具有响应速度快、电磁噪声等特点，声波电机的上它无超述特性有助于工业机器人的结构紧凑、控制精确和动作迅速嘲。超声波最常见的三种控制方法是调频、相和调压。超调声波电机的驱动频率是由定子的共振频率决定的，当定子发生共振时，子呈现的阻抗最小，幅最大，电机的驱动频率向振振当反谐振点变化时，电流减小，幅减小，振电机转速降低，此超声因电机可以通过调频的方式实现调速功能；调相调速方式是通过改变两组压电振子阵列的相位差来改变定子表面驱动质点轨迹的形状，间接控制电机的转速。通过改变两相电压的幅值，也可改变电机的转速。变施加在压电陶瓷上的电压的幅值，而调改从

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书评
《超声电机技术与应用》
赵淳生
(南京航空航天大学超声电机研究中心,江苏南京210016)

超声电机是在20世纪80年代迅速发展起来的、基于压电效应和超声振动的一种新型微电机。它突破
了传统的电磁效应电机原理,具有力矩/质量比大,结构紧凑,低速大扭矩,响应快,电磁兼容性和控制性能好
等突出优点;并已在机器人、精密仪器仪表、医疗器械、航空航天及新型武器装备等领域得到广泛的应用。超
声电机理论、方法、制作、应用都取得极大进展,研究和应用成果丰富,但系统的论述和表达尚不多见。
《超声电机技术与应用》一书较系统地讨论了超声电机的进展和成果,特别是总结了作者及其科研团队
从事超声电机技术研究10多年来的成果,许多成果都来自于亲自的实验。本书具有以下几个特点
:

(1)
从超声电机所涉及的基本振动理论和波动理论出发,在超声电机的运动机理、机电耦合动力学模

型、结构参数优化设计、驱动与控制技术等方面提出了系统的理论和设计方法。
(2)
将振动理论中的一些现代分析方法和技术引入到超声电机机电耦合系统建模和优化设计中,如动

态子结构法、结构动力修改技术以及模态识别和分离技术等。
(3)
揭示了超声电机研制中的许多关键技术,提出了相应解决的办法。如提出了一种有效的自动频率

跟踪技术,解决了超声电机转速随温度升高而下降的难题;提出了应用于行波超声电机的“反共振点+恒流
驱动”的论点,提高了超声电机的综合性能;提出了一种用于行波超声电机的压电陶瓷元件极化分区新方案
,

既简化了极化工艺,又提高了超声电机的效率等。
(4)
该书特别重视实验研究及结果分析,这正体现了作者及其科研团队重视实验的传统。该团队自行

研制或与有关单位合作研制、建立了一系列超声电机试验设备试验装置,提出了一整套关于超声电机零部件
和整机的试验方法,并对各种新型超声电机进行了大量的试验研究,这在该书中多有体现。
(5)
该书还特别注重理论联系实际。不仅提出了系统的理论和方法,而且在工程应用方面所做的大量

研究工作也有表述,如以超声电机为执行器的定位和恒速的多变量(速度、频率和相位)控制技术的研究,包
括把超声电机应用于二元机翼颤振抑制、核磁共振注射器、视觉目标的自动跟踪及机器人等。许多来自应用
的研究和成果甚至可直接移植借鉴,尤其是试验数据和图表值得借鉴。
本书共566页,于2007年9月北京科学出版社出版。本书共分16章,第1章绪论,简要地叙述了超声
电机技术的发展、特点和分类,以及国内外的应用概况。第2、3章提供了超声电机在设计和试验中所必须的
振动理论。第4章扼要介绍了机械摩擦和摩擦材料。第5章对压电效应及压电材料作了扼要阐述,强调压
电材料的特性对超声电机的影响,并提供了一些选取和制备超声电机所需要的压电材料的知识。第6～
12

章分别叙述了圆板式行波型、杆式行波型、纵扭复合型、直线型、步进型、非接触型、离合器耦合型、表面波型
等超声电机运动机理、动力学模型、结构优化设计方法及其试验研究。第13、14章论述超声电机驱动与控制
技术。第15章详细地介绍超声电机所必须进行的各种试验,包括试验原理、试验方法、试验装置以及对试验
结果的分析。第16章在介绍目前国内外超声电机应用情况的基础上,展望了未来的应用前景。
本书是我国目前较全面和系统地论述超声电机技术及其应用的不可多得的著作。本书除有丰富的学术
内容外,著者在写作方面严肃认真。愿意向从事超声电机或作动器,特别是精密工程或精密驱动等的科研、
设计工程技术人员及高等院校相关专业的硕士、博士研究生推荐。