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龍圖騰網獲悉杭州電子科技大學申請的專利一種超聲換能器負載等效模型建模方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114297970B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202111632628.X，技術領域涉及：G06F30/36；該發明授權一種超聲換能器負載等效模型建模方法是由陳張平;趙興紅;孔亞廣;趙曉東;張帆;黃娜;潘昊晨設計研發完成，并于2021-12-29向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種超聲換能器負載等效模型建模方法在說明書摘要公布了：本發明涉及一種超聲換能器負載等效模型建模方法。本發明包括以下步驟S1、基于等效電路理論構建超聲換能器機電等效模型；S2、將超聲換能器機電等效模型輸入到MATLAB仿真環境中；S3、通過比對方法，確定壓力負載下超聲換能器輸入阻抗特性；S4、基于確定的輸入阻抗特性，通過叉值映射法匹配該壓力負載下的最優阻抗；S5、運用最小二乘法對超聲換能器所加壓力負載與最優阻抗進行曲線擬合。本發明通過叉值映射法找得動態壓力負載下對應的最優阻抗，通過最小二乘法對系列數據進行擬合，得到最優函數關系式。基于此換能器壓力負載與阻抗等效模型，僅需給定一壓力，即可快速、準確得到阻抗。

本發明授權一種超聲換能器負載等效模型建模方法在權利要求書中公布了：1.一種超聲換能器負載等效模型建模方法，其特征在于該方法包括以下步驟： S1、基于等效電路理論構建超聲換能器機電等效模型； S2、將超聲換能器機電等效模型輸入到MATLAB仿真環境中； S3、在MATLAB仿真環境下，通過比對方法，確定壓力負載下超聲換能器輸入阻抗特性； S4、基于確定的輸入阻抗特性，通過叉值映射法匹配該壓力負載下的最優阻抗； S5、運用最小二乘法對超聲換能器所加壓力負載與最優阻抗進行曲線擬合； 其中所述叉值映射法如下： 由S3得到超聲換能器在壓力負載下輸入阻抗呈容性特性，選擇容性阻抗范圍為0～1000-1000j進行分析；在MATLAB仿真環境中，將超聲換能器的前后金屬蓋板及壓電陶瓷晶堆相關參數信息作為基礎信息輸入，部件等效表達式作為計算部分輸入，基于以上信息，計算得到超聲換能器在所選容性阻抗范圍內對應的系列負載特征參數值，并繪制出以負載特征參數值、容性阻抗實部和虛部構成的三維空間圖，其中負載特征參數值為Z軸、容性阻抗實部為X軸和容性阻抗虛部為Y軸； 通過對超聲換能器前蓋板增加砝碼重量為0～kN進行m組實驗，測得m組負載特征參數數據，任意選取其中一組數據；選取施加F＝20N的壓力時，根據PV520A阻抗分析儀測得的數據Fs＝20030.4Hz，F1＝19998.7Hz，R＝15.674Ω； 對所選施加20N力時阻抗儀測得的負載特征參數值在三維空間體系中各自做一個定值水平面，三個定值水平面分別對所繪的三維圖形進行水平等值截面，得到三條相交曲線； 將由兩個曲面相交得到的交叉曲線，一一映射到二維坐標系，得到三條映射曲線； 將通過映射得到的三條映射曲線進行合并，得到負載特征參數Fs、F1、R三條映射曲線相交所得的三個交點，即A、B、C三點；對三個交點做三角形的最大內切圓，得到內切圓的圓心D，此圓心值即可近似為超聲換能器在所加壓力負載對應的最優阻抗； 根據PV520A阻抗分析儀測得的m組數據，選取下一組數據，重復定值截面、映射相交曲線、合并交線、做內切圓，得到超聲換能器在施加不同壓力負載時對應的最優阻抗。

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