张宁宁

(渭南师范学院数理学院，陕西 渭南 714099)

0 引 言

一般换能器的声阻抗远大于空气的声阻抗，所以应设计一种新型换能器满足其阻抗要求。复合弯振换能器可以使其声辐射效率和指向性得到明显提高，已经得到广泛应用[1-5]。文献[6-7]分别对阶梯圆盘弯曲振动辐射声场和辐射阻抗进行了比较详细的研究。目前对圆盘及阶梯圆盘弯曲振动特性及声场的研究相对比较成熟，但大多采用没有计入剪切形变影响的薄板理论，随着板的厚度增加，该理论的误差较大。指向性是描述声辐射体将声波辐射到各个方向的能力大小的一个物理量，是描述声场特性比较重要的物理量[8-9]，因此在实际应用中具有指向性的声辐射体被广泛使用。文献[10]对任意阵型的水声换能器的辐射声场进行研究，文献[11]对阶梯型圆盘复合换能器的指向性进行了系统的研究。在高频大功率声辐射条件下，经常需采用机械强度高、横向尺寸小的中厚盘[12-15]。目前对中厚盘的辐射声场指向性的研究不多，文献[16-17]利用有限元法对厚圆盘在不同边界条件下的基频弯曲振动辐射声场进行研究。为了进一步详细而全面地研究厚圆盘的辐射声场特性，本文在应用Mindin理论对厚圆盘的弯曲振动研究基础上[15]，推导出厚圆盘在三种不同边界条件下的弯曲振动辐射声场指向性的通用表达式，利用计算机编程对其声辐射特性进行详细研究，其结果对大功率弯曲振动辐射体的实际应用可提供一定的理论参考。……