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超声电机频率跟踪技术的研究

超声电机频率跟踪技术的研究

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：曾劲松罗文华雷向红河南省郑州市科学大道100号郑州大学机械工程学院河南省郑州市京广中路126号郑州机电工程研究所

超声电机连续运行后定子发热,使得定子工作模态的固有频率在高温下发生漂移,从而导致超声电机输出性能降低,因而采用合适的技术跟踪定子工作模态的固有频率是保证超声电机稳定运行的有效手段,为此许多学者对此进行了研究。本文将对传统... 详细信息

超声电机连续运行后定子发热,使得定子工作模态的固有频率在高温下发生漂移,从而导致超声电机输出性能降低,因而采用合适的技术跟踪定子工作模态的固有频率是保证超声电机稳定运行的有效手段,为此许多学者对此进行了研究。本文将对传统的孤极电压反馈频率跟踪方式和基于定子阻抗特性的频率跟踪方式进行分析,对其跟踪的原理、跟踪手段以及跟踪的效果进行了研究,研究结果表明,孤极电压反馈的频率跟踪在一定程度上增加了超声电机结构的复杂性,降低了超声电机调速的灵活性同时还阻碍了超声电机输出性能的最大发挥;虽然基于孤极电压与一相输入电压相位差的频率跟踪方式也增加了超声电机结构的复杂性,但是能最大性度的发挥超声电机的输出性能;而且基于定子导纳特性的频率跟踪方式简化了超声电机的结构,增加了超声电机调速的灵活性,同时还能最大限度的发挥超声电机的输出性能,是一种高效的频率跟踪技术。

关键词：超声电机频率跟踪孤极反馈导纳特性

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图形化静电纺丝PZT纳米纤维的研究

图形化静电纺丝PZT纳米纤维的研究

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：裴强郭建来陶也郭航厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心

近年来纳米纤维作为新型材料受到重视,在许多领域的应用研究也取得了进展。静电纺丝被证明是一种有效的纳米纤维制备方法,目前有许多关于应用静电纺丝法制备PZT纳米纤维的研究报道,但在制备有序与定向排列的纳米纤维上仍有较大缺陷与不... 详细信息

近年来纳米纤维作为新型材料受到重视,在许多领域的应用研究也取得了进展。静电纺丝被证明是一种有效的纳米纤维制备方法,目前有许多关于应用静电纺丝法制备PZT纳米纤维的研究报道,但在制备有序与定向排列的纳米纤维上仍有较大缺陷与不足。针对这一点,我们应用MEMS技术制备纳米纤维收集板以及加载辅助电压的方法使PZT纳米纤维能够图形化沉积,即纳米纤维的定向或者定区域沉积。研究中,带有SiO薄膜的硅片为衬底并在其上溅射Au形成三角形或者方形图案,作为收集板与辅助电极,施加电压,来进行静电纺丝。该方法改变传统静电纺丝中收集板上电场的均匀分布,产生的不均匀电场操纵控制纳米纤维的运动,实现纳米纤维图形化排列。在研究中,通过多组实验对比得出取得最佳实验结果的各项数据,确定了电纺溶液的浓度、纺丝电压、针头与收集板的距离以及收集板型状等对实验结果的影响,得到了有序的定向排列的纳米纤维,局部甚至收集到单根PZT纳米纤维。

关键词：静电纺丝 PZT纳米纤维图形化

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有限元法与阻抗法分析压电智能梁的传感与激励

有限元法与阻抗法分析压电智能梁的传感与激励

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：尹潇然李国清徐巍缪幸圆华中科技大学土木工程与力学学院力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

压电智能结构是通过压电材料的力电转换特征来实现结构控制,因此,关于压电智能结构的设计和分析必然涉及到机械系统与电路系统的相互作用。本文首先根据机械系统与电路系统具有数学相似的控制方程这一特征,建立了机械系统与电路系统的... 详细信息

压电智能结构是通过压电材料的力电转换特征来实现结构控制,因此,关于压电智能结构的设计和分析必然涉及到机械系统与电路系统的相互作用。本文首先根据机械系统与电路系统具有数学相似的控制方程这一特征,建立了机械系统与电路系统的等效关系。然后将压电智能梁系统的电阻抗等效为一端作用激励力的弹簧振子系统的机械阻抗,即将电阻抗拆分并与弹簧振子系统中阻尼、质量以及弹簧刚度等各项参数一一对应,进而利用通用有限元软件中的阻抗和质量单元模拟智能梁系统的电阻抗,从而得到一种计算压电智能梁系统阻抗的方法。本文采用有限元方法结合解析的阻抗分析方法,研究压电智能梁的传感与激励问题。以一个带有压电柱的悬臂梁作为数值算例,分别分析了压电柱作为激励器或传感器使用情况下系统的动力响应,获得了与已有结果相一致的频率响应曲线,从而将外电路电阻抗纳入到以机械阻抗单元建立的有限元模型中。对比压电激励和传感条件下的有限元结果表明:外电路阻抗对结构系统的频率特性影响较小,而对于系统电响应的幅值有较大的影响。本文给出了一种将连接压电激励器或传感器外电路的电学参数纳入到有限元模型的方法。

关键词：压电机械阻抗和电阻抗梁振动有限元等效系统

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置于粘弹性地基上压电板弯曲的力电行为

置于粘弹性地基上压电板弯曲的力电行为

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：缪幸圆李国清尹潇然徐巍 430074 湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学力学系 430074 湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学力学系 430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系.研究发现:在机械作用占主导... 详细信息

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系.研究发现:在机械作用占主导的载荷条件下,粘弹性地基上压电板的力电行为类似于弹性板弯曲蠕变行为;而在电压作用占主导的载荷条件下,压电板的力电行为可归类为电松弛而且电致变形并非简单弯曲变形形式.研究还发现载荷在部分电极的分布情况对压电板的行为有重要影响:一方面,随部分电极板面积的增大压电板的挠度也非线性增大;另一方面,在电极覆盖面的附近存在应力集中和电场集中的现象,尤其在点电荷或集中力作用下电极与压电板交界面处的应力与电场集中十分严重,而高粘性的弹性地基有助于减缓这些局部效应.最后,文中还研究了板的力电行为与板的长高比关系,结果表明:随着板的长高比增加,板中力电场随时间的变化越显著;对于板长高比大于6以上的压电薄板,无论载荷情况板中力电场沿厚度的变化基本都呈线性变化,而对于压电厚板,力电场沿厚度的变化呈现非线性变化,尤其因粘弹性地基的作用增强了这种非线性,即在考虑粘弹性地基上压电板动力响应时简单的层间弯曲变形(layer-wise)或低阶剪切板假设已经不能成立.

关键词：粘弹性地基压电板弯曲变形力电行为

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钙钛矿型铁电陶瓷的电致疲劳本构理论研究

钙钛矿型铁电陶瓷的电致疲劳本构理论研究

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2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：周志东杨凤娟柳听前张颖蒋泉张春祖厦门大学材料学院材料科学与工程系南通大学建筑工程学院厦门大学建筑与土木工程学院土木工程系

铁电陶瓷材料的电畴在外场作用下反复翻转引起的材料结构变化,是导致铁电材料性能衰变和破坏的原因,也是阻碍铁电陶瓷材料应用于各种传感器和执行器的主要因素。本文在XRD原位观测电疲劳过程中电畴变化的研究基础上,结合单轴宏观铁电本... 详细信息

铁电陶瓷材料的电畴在外场作用下反复翻转引起的材料结构变化,是导致铁电材料性能衰变和破坏的原因,也是阻碍铁电陶瓷材料应用于各种传感器和执行器的主要因素。本文在XRD原位观测电疲劳过程中电畴变化的研究基础上,结合单轴宏观铁电本构模型,提出了一个能够模拟钙钛矿型铁电陶瓷在循环电载荷作用下的电滞回线和蝶形曲线的疲劳本构模型。考虑在循环电载荷作用下,电极电荷注入引起部分电畴的钉扎,降低了电畴的翻转能力,同时可移动界面层重新激活部分已钉扎的电畴翻转等影响因素,通过数值模拟给出了XRD实验观测的疲劳剩余极化与各类电畴翻转比,正反铁电相比之间的相互关系。本文模拟了极化与未极化钙钛矿型铁电陶瓷的电滞回线和应变曲线,其结果与实验测试吻合较好。本文提出的电疲劳本构模型适用于研究铁电薄膜的电致疲劳特性。

关键词：铁电陶瓷电致疲劳电畴翻转本构模型滞回线

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基于ANSYS的石英晶体谐振器厚度剪切振动的有限元分析

基于ANSYS的石英晶体谐振器厚度剪切振动的有限元分析

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2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：王骥史俊杜建科浙江省宁波市风华路818号宁波大学机械与力学学院压电器件技术实验室

随着无线通信设备、个人电脑等电子产品的普及,石英晶体谐振器这种稳定、精确的频率控制元件的需求也不断增加。由于实际产品越来越小的尺寸和更高的频率要求,使得怎样避免模态耦合带来的产品性能降低成为了需要在设计阶段克服的技术难... 详细信息

随着无线通信设备、个人电脑等电子产品的普及,石英晶体谐振器这种稳定、精确的频率控制元件的需求也不断增加。由于实际产品越来越小的尺寸和更高的频率要求,使得怎样避免模态耦合带来的产品性能降低成为了需要在设计阶段克服的技术难点之一,而设计人员通常只能根据经验对石英晶片的尺寸和外形进行调整。使用Mindlin板理论分析虽然可以得到直行波位移和振动频率的解析解,但是对晶片的三维尺寸变化、附加电极和封装固定等复杂结构对产品品质因数的影响难以做出全面的精确分析。采用成熟的有限元方法可以较好地解决这一问题。本文使用了通用有限元软件ANSYS,对典型的矩形AT切石英晶体板的厚度剪切基频模态进行了分析,得到了自由振动条件下该模态的频率和位移的空间分布,验证了已知的振动分析结果。在此基础上,我们进一步讨论了矩形板的长度变化对这一模态的影响;建立了附加导电胶的板模型,分析了点胶的位置和大小变化带来的影响,说明了如何对这些微小的尺寸进行调整,使石英晶体谐振器在较好的剪切振动状态工作。我们的工作建立了完整的石英晶体谐振器ANSYS模型,为基于有限元分析的产品设计打下了基础,也为设计人员提供了建模的基本信息。

关键词：石英晶体谐振器厚度剪切振动有限元 ANSYS 尺寸

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超声电机频率跟踪技术的研究

超声电机频率跟踪技术的研究

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2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：曾劲松罗文华雷向红 450001 河南省郑州市科学大道100号郑州大学机械工程学院 450015 河南省郑州市京广中路126号郑州机电工程研究所 450001 河南省郑州市科学大道100号郑州大学机械工程学院 450015 河南省郑州市京广中路126号郑州机电工程研究所

超声电机连续运行后定子发热,使得定子工作模态的固有频率在高温下发生漂移,从而导致超声电机输出性能降低,因而采用合适的技术跟踪定子工作模态的固有频率是保证超声电机稳定运行的有效手段,为此许多学者对此进行了研究.本文将对传统... 详细信息

超声电机连续运行后定子发热,使得定子工作模态的固有频率在高温下发生漂移,从而导致超声电机输出性能降低,因而采用合适的技术跟踪定子工作模态的固有频率是保证超声电机稳定运行的有效手段,为此许多学者对此进行了研究.本文将对传统的孤极电压反馈频率跟踪方式和基于定子阻抗特性的频率跟踪方式进行分析,对其跟踪的原理、跟踪手段以及跟踪的效果进行了研究,研究结果表明,孤极电压反馈的频率跟踪在一定程度上增加了超声电机结构的复杂性,降低了超声电机调速的灵活性同时还阻碍了超声电机输出性能的最大发挥;虽然基于孤极电压与一相输入电压相位差的频率跟踪方式也增加了超声电机结构的复杂性,但是能最大性度的发挥超声电机的输出性能;而且基于定子导纳特性的频率跟踪方式简化了超声电机的结构,增加了超声电机调速的灵活性,同时还能最大限度的发挥超声电机的输出性能,是一种高效的频率跟踪技术.

关键词：超声电机频率跟踪技术孤极反馈导纳特性

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置于粘弹性地基上压电板弯曲的力电行为

置于粘弹性地基上压电板弯曲的力电行为

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2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：缪幸圆李国清尹潇然徐巍湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系。研究发现:在机械作用占主导... 详细信息

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系。研究发现:在机械作用占主导的载荷条件下,粘弹性地基上压电板的力电行为类似于弹性板弯曲蠕变行为;而在电压作用占主导的载荷条件下,压电板的力电行为可归类为电松弛而且电致变形并非简单弯曲变形形式。研究还发现载荷在部分电极的分布情况对压电板的行为有重要影响:一方面,随部分电极板面积的增大压电板的挠度也非线性增大;另一方面,在电极覆盖面的附近存在应力集中和电场集中的现象,尤其在点电荷或集中力作用下电极与压电板交界面处的应力与电场集中十分严重,而高粘性的弹性地基有助于减缓这些局部效应。最后,文中还研究了板的力电行为与板的长高比关系,结果表明:随着板的长高比增加,板中力电场随时间的变化越显著;对于板长高比大于6以上的压电薄板,无论载荷情况板中力电场沿厚度的变化基本都呈线性变化,而对于压电厚板,力电场沿厚度的变化呈现非线性变化,尤其因粘弹性地基的作用增强了这种非线性,即在考虑粘弹性地基上压电板动力响应时简单的层间弯曲变形(layer-wise)或低阶剪切板假设已经不能成立。

关键词：压电粘弹性力电行为薄板弯曲蠕变 PVDF

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滤波器用压电材料研究进展

滤波器用压电材料研究进展

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