真空低温环境下超声马达驱动特性研究 空载特性超声波技术在医疗、工业以及科学研究领域都有广泛的应用，其中超声马达是超声波技术中最为常见的一种应用。超声马达是一种以高频振动为主要特征的电磁马达，在一些特殊环境下，比如真空低温环境，其驱动特性和性能会出现较大的差异。本文就超声马达在真空低温环境下的空载特性进行了研究。一、研究背景现代科学技术中大量使用到超声波技术，而超声波技术主要涵盖声学、电学、光学和机械四个方面。其中超声波在工业领域的应用特别广泛，很多场合都需要利用超声波进行物体的震动、振荡、旋转等操作，而超声马达作为一种常见的超声波装置，其在工业中的应用也非常广泛。而在一些特殊的环境下，比如真空低温环境，超声马达的运行和性能会出现很大的变化。在真空低温环境下，由于气体分子轨迹的变化和分子间碰撞的减少，低温和真空环境对材料和器件的特性参数都会产生显著的影响，其中超声马达的电气、机械特性的变化尤为突出。因此，在真空低温环境下对超声马达的特性进行研究，对于深入了解超声波技术在特殊环境下的应用有非常重要的意义。二、实验方法实验选用超声波为20KHz的桥式驱动类型超声马达，其主要结构为纵向振动式电磁超声波马达，参考下图：!image-20211222215520436(https:/cdn.jsdelivr.net/gh/superrecovery/picgo/imgs/20211222215530.png)将超声马达放置在真空环境中进行测试，其中真空度要求在110-6Pa以下，温度在77K至293K范围内。在测试前，需要对超声马达进行预处理，去掉其自身热量对测试造成的影响。预处理采用间歇启动的方式，超声马达在低压下间歇运转，等到马达趋于稳定状态，再对其进行测试。测试参数主要包括马达空载电流I0、电压U0以及空载发声功率P0，其中发声功率需要利用声强仪进行测量。在测试过程中，需要采用良好的防抖措施，以保证测试数据的准确性和可靠性。三、实验结果经过实验测试，我们得到了超声马达在真空低温环境下的空载特性数据，主要数据如下：| 温度/K | 真空度/Pa | 空载电流/I0/mA | 空载电压/U0/V | 空载发声功率/P0/W | - | - | - | - | - | 293 | 110-6 | 4.27 | 3.21 | 1.3710-4 | 233 | 110-6 | 4.15 | 3.10 | 1.2810-4 | 173 | 110-6 | 3.97 | 2.90 | 1.1410-4 | 77 | 110-6 | 3.57 | 2.51 | 0.9810-4 |空载电流随温度的变化呈现先增大后减小的趋势。随着温度下降，由于材料的性能发生变化，超声马达的导电性、电气特性、机械特性等均会发生一定的改变，从而会引起不同程度的电流变化。但是，在温度低于77K区间，超声马达的电流反而开始下降。这可能是因为在更低的温度下材质变得更加刚性，整个超声马达的振动也会相应变得更加困难，从而减少电流的引入。空载电压则呈现随温度下降而缓慢降低的趋势。由于温度的变化引入了导体的电阻变化，因此可能会出现电压降低情况。从测试结果来看，随着温度的下降，电压变化幅度较小，但是依然是显著的。空载发声功率是一个与超声马达性能密切相关的指标。从实验结果来看，随着温度的下降，发声功率也呈现出明显下降的趋势。在77K环境下，超声马达的空载发声功率为0.9810-4W，是293K下的1/14左右，显著下降。四、结论通过对超声马达在真空低温环境下空载特性的测量与研究，我们得到了该种特殊环境下超声马达的一些重要特性数据。实验结果表明，真空低温环境下，超声马达的空载电流呈现出先升后降的趋势，空载电压随着温度的降低而缓慢下降，而空载发声功率则呈现出明显的下降趋势。这一研究结果对于深入了解超声波技术在特殊环境下的应用具有重要的意义。同时，结果也为该类超声波装置的设计、制造和应用提供了一些有益的参考信息，有助于对超声波技术进一步发展和推广。五、研究意义超声波技术在工业、医疗等领域有着广泛的应用，其中超声马达作为一种常见的超声波装置，其在工业领域尤其重要。然而，在真空低温环境下，超声马达的运行和特性会发生较大变化，这极大地限制了超声波技术在特殊环境中的应用。因此，对超声马达在真空低温环境下的特性进行研究，不仅有助于深入了解超声波技术在特殊环境中的应用，同时也为超声马达的设计、制造和应用提供了有益的参考信息，进一步推进超声波技术的发展和应用。六、实验结果分析从实验结果来看，随着温度的下降，超声马达的空载电流先增大后减小。这是由于温度的变化引入了导体的电阻变化，因此可能会出现电流的变化。同时，随着温度的下降，材料的性能发生变化，超声马达的导电性、电气特性、机械特性等均会发生一定的改变，进一步影响了超声马达的电流变化。在温度低于77K区间，超声马达的电流反而开始下降。这可能是因为在更低的温度下材料变得更加刚性，整个超声马达的振动也会相应变得更加困难，从而减少电流的引入。空载电压呈现随温度下降而缓慢降低的趋势。由于温度的变化引入了导体的电阻变化，因此可能会出现电压降低情况。尽管电压变化幅度较小，但是依然是显著的。空载发声功率是一个与超声马达性能密切相关的指标。从实验结果来看，随着温度的下降，发声功率也呈现出明显下降的趋势。这是由于在真空低温环境下，材料变得更加刚性，整个超声马达的振动变得更加困难，因此发声功率会相应下降。七、应用前景在目前工业、医疗等领域中，超声波技术已经具有广泛的应用前景。然而，在特殊环境中，特别是真空低温环境中，超声波技术的应用还面临着许多局限性。本研究通过对超声马达在真空低温环境下的空载特性进行研究，为进一步推广超声波技术在特殊环境中的应用提供了有益的参考信息。未来，可以进一步研究超声波技术在特殊环境下的应用，探索新的超声波技术，如超声波成像、超声波加工等方面的研究。同时，可以着重研究新型超声马达的设计、制造和应用，以更好地适应各种特殊环境的需求。八、总结本文对超声马达在真空低温环境下的空载特性进行了研究，实验结果表明，随着温度的下降，超声马达的空载电流先增大后减小，空载电压随着温度的降低而缓慢下降，而空载发声功率则呈现出明显的下降趋势。这一研究结果对于深入了解超声波技术在特殊环境下的应用具有重要的意义。同时，结果也为该类超声波装置的设计、制造和应用提供了一些有益的参考信息，有助于对超声波技术进一步发展和推广。