超声电机技术是当前国内外研究的热门课题之一。有关专家预言：超声电机在21世纪将会获得更广泛的推广和应用。也正因为如此，国家自然科学基金委员会已将超声电机是振动利用*典的机电产品一体化之一。不管是行波型或驻波型、旋转型或直线型超声电机都是依靠压电陶瓷的逆压电效应来激发起定子或动子在超声域内的共振（微米级），再通过定子准子或动子/定子之间的摩擦作用，将其微米级振动转换为转子或动子的单方向的宏观转动或直线运动。

　　U）为本研究中心研制的TRUM-60型旋转动或直线运动。式行波超声电机分解图。定子上贴有已被极化的压电陶瓷片，其中A、B为二根相线。当A相通以与定子某一阶共振频率相同的超声（大于20kHz）电压时，定子将被激出该阶共振，呈现驻波（振型）；当B相通以同样的电压时，则将产生同样的驻波，但其空间上相差90°（这是由于压电陶瓷片在极化时被分成A相和B相两个激励区且它们在空间上相差已设定为90°的缘故）。如果A、B二相同时通以相同的电压，且它们在时间上相差90°，那么，在定子上就会形成行波（旋转的振型）。正是这个行波，加上定子与转子间的预压力P，就产生定子/转子之间的相对运动，如（6）所示。因此，寻求超声电机定子的共振频率及其振型至关重要。如何选取定子的*佳共振频率及其振型，并根据其振型来设计压电陶瓷片的形状及其极化分区是超声电机设计中首要解决的问题。目前可以用有限元法或其他一些理论方法来计算出定子的动态特性。但是，由于理论计算总要包含种种的假设以及材料特性和制造上的种种误差，其计算结果总不会十分准确，*后还需要试验来验证。同时，弹性体和压电陶瓷粘接的质量对振型也有较大影响，要根据实测振型来检验。

　　国家自然科学基金重点资助项目（项目编号：50235010）。274 TRUM型旋转式行波超声电机的分解图及其工作原理示意超声电机定子的模态试验1990年代，在本研究中心，超声电机定子的频率响应特性是借助动态分析仪HP3562A来完成的。但是由于定子体积小、重量轻、不能附加任何刚度和质量，振型的测量十分困难。开始用激光全息摄影来测量，以获得定子的节型图（节线的分布图），如所示。由于这种测量方法要在一个很安静的激光全息息摄影室中进行，而且拍摄的底片经过冲洗，才能得到全息照片。它不仅测量比较麻烦，而且不能即时得到结果。为此，从西安交大购买了一台SS-300型电子散斑激光测振仪，如所示。右边是利用该仪器测得的某型超声电机定子之节型图，图中白色径线代表节线。在本中心超声电机前期研究工作中，该仪器起了十分重要作用，完成了一系列的研究和。它是目前世界上做结构模态试验*好的仪器：非接触测量、频率范围广、测量精度高、测量速度快等等。其系统方框图，如所示。由可知，该系统由硬件和数据处理软件两大部分组成。硬件核心为一台高精度激光干涉仪，输出高频激光照射到待测目标上，同时收集由被测目标散射回来激光，经干涉产生正比于被测目标振动速度的多普勒频移信号，经解码控制器处理，输出被测目标的振动速度和位移模拟量。经连接箱内的高速A/D变换后进人计算机。计算机的扫描模块产生的数字信号，经连接箱内的D/A变换成模拟信号，再通到功率放大器，把一定的电压加到超声电机定子（待测目标）的压电陶瓷片的A或B相，从而使定子产生振动。对定子的扫描测量是通过激光干涉仪前的一对高速摆镜来实现的。软件与计算机用于全系统定子频率响应曲线）定子的振型（Bm，37.2的度振幅能精确定量，所以，对于超声电机定子结构的优化设计，压电陶瓷极化分区的*佳设计以及超声电机效率的改善等等的研究都有很大的帮助。对于电子散斑激光测振仪难以获得的杆状定子纵向振动模态、扭转振动模态以及圆板平面内自动控制、数据质量评估和模态分析及显示等。由于用该系统测量的位移振幅、速度振幅和加速振动模态，都能用该系统获得。此外，它还能够获得被试件的位移振幅、速度振幅和加速度振幅的频率响应曲线。为用PSV-300F-B高频扫描激光测振系统获得的TRUM -45型超声电机定子的节型图（图色径线代表节线），为用此系统获得的同一定子的频率响应曲线和振型图。

　　PSV-300F-B高频扫描激光测振系统获得的TRUM-45型超声电机定子的频率响应曲线U）和振型图（6）3结束语本中心在模态试验研究方面，虽然已拥有先进的仪器设备，但是我们做的试验还很不够，经验尚不多。特别对于具有特殊形状的定子，如何用该系统获得正确和有用的试验数据，有待于进一步研究和实践。我们欢迎与全国各兄弟单位密切合作，共同努力，来攻克超声电机研究中的模态试验技术。