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新型压电弯曲圆盘换能器基阵有限元设计

新型压电弯曲圆盘换能器基阵有限元设计

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：李宽蓝宇卢苇 150001 黑龙江省哈尔滨市南通大街145号哈尔滨工程大学水声工程学院

低频、宽带、小尺寸和大功率一直都是水声换能器研究领域的主要发展方向,首先利用有限元法设计了一种新型压电弯曲圆盘换能器,用其组成的基阵可以实现低频、小尺寸、大功率以及指向性,但工作带宽一般比较窄.随后将尺寸不同的弯曲圆盘换... 详细信息

低频、宽带、小尺寸和大功率一直都是水声换能器研究领域的主要发展方向,首先利用有限元法设计了一种新型压电弯曲圆盘换能器,用其组成的基阵可以实现低频、小尺寸、大功率以及指向性,但工作带宽一般比较窄.随后将尺寸不同的弯曲圆盘换能器基元进行组合,构成密排垂直基阵,利用有限元法进行分析.通过对压电陶瓷激励方式的设计,使基阵在保留其他优点的同时,还可以实现宽带发射,发送电压响应超过135dB.这样,就设计出了一种低频、宽带、小尺寸,并且能够大功率发射的水声换能器基阵,具有十分广阔的发展前景和应用价值.

关键词：水声工程压电弯曲圆盘换能器基阵有限元法优化设计

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"Y"锥组合流管无阀压电泵的原理与实验验证

"Y"锥组合流管无阀压电泵的原理与实验验证

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：黄俊张建辉 210016 江苏省南京市御道街29号南京航空航天大学精密驱动研究所

本文提出了"Y"锥组合无移动部件阀,并利用其结构研制了新型的"Y"锥组合无阀压电泵.对"Y"形流管的局部阻力系数进行了理论分析,并结合传统锥形流管的局部阻力系数,推导了"Y"锥组合流管的局部阻... 详细信息

本文提出了"Y"锥组合无移动部件阀,并利用其结构研制了新型的"Y"锥组合无阀压电泵.对"Y"形流管的局部阻力系数进行了理论分析,并结合传统锥形流管的局部阻力系数,推导了"Y"锥组合流管的局部阻力系数;然后,利用CFX软件对"Y"锥组合流管无阀压电泵进行了流场模拟与分析,结果表明了"Y"锥组合无阀压电泵具有单向传输的泵功能;最后,制作了"Y"锥组合流管无阀压电泵,并进行了泵流量试验.实验结果表明:使用电压100V改变频率,当频率为15Hz时,最大流量为43.9ml/min.

关键词：无阀压电泵 Y锥组合流管局部阻力系数单向传输功能

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压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响

压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：李宁胡俊辉黄卫清朱春玲赵淳生 210016 南京航空航天大学精密驱动研究所

由于飞行条件(低空、高湿度)的原因,直升机主旋翼比其它固定翼飞行器更有结冰的危险.为满足直升机全天候飞行的要求,必须对桨叶采取防,除冰措施,现有的桨叶除冰方法很多,优缺点参差不齐,其中电热除冰是较为应用广泛的一种,但是其功率损... 详细信息

由于飞行条件(低空、高湿度)的原因,直升机主旋翼比其它固定翼飞行器更有结冰的危险.为满足直升机全天候飞行的要求,必须对桨叶采取防,除冰措施,现有的桨叶除冰方法很多,优缺点参差不齐,其中电热除冰是较为应用广泛的一种,但是其功率损耗性较大,近些年来,随着压电技术的发展,振动剪切力除冰因其理论低功率损耗,微纳米级振动不会改变翼型(较气动除冰)等诸多优点,越来越受到人们的关注.本文针对OA212翼型的直升机桨叶,采用压电陶瓷逆压电效应在桨叶前缘包层上的冰层中产生受迫振动,使冰与包层间剪切应力大于冰的黏附应力,从而达到防/除冰目的.在本研究工作中,首先应用ANSYS研究了压电陶瓷厚度长度对旋翼冰层交界面剪应力的影响,然后分析剪切应力与频率的关系.在上述工作的基础上,得到了单个压电陶瓷驱动条件机翼覆冰层表面应力分布情况.

关键词：直升机压电除冰系统元件尺寸剪切应力

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环境温度对微小型超声电机定子动态特性的影响分析

环境温度对微小型超声电机定子动态特性的影响分析

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：陈如桓陈超杨康 210016 江苏省南京市南京航空航天大学精密驱动研究所

超声电机是一种新型微特电机,具有重量轻、低转速、无电磁干扰、输出大力矩和响应速度快等特点,在国防军事以及航空航天领域有广阔的应用前景.因此,在高/低温环境下对超声电机性能的变化进行研究就非常必要.本文分析了在不同温度下超声... 详细信息

超声电机是一种新型微特电机,具有重量轻、低转速、无电磁干扰、输出大力矩和响应速度快等特点,在国防军事以及航空航天领域有广阔的应用前景.因此,在高/低温环境下对超声电机性能的变化进行研究就非常必要.本文分析了在不同温度下超声电机定子弹性体和压电陶瓷元件材料及振动特性的变化.分析了弹性体温度载荷对定子工作频率的影响及其对压电材料压电常数的影响,从而导致定子谐振振幅及速度因子的变化.进行了超声电机高/低环境实验,对照超声电机性能变化的仿真分析结果,得到结论:环境温度对电机的振动特性影响较大.

关键词：超声电机定子弹性体压电陶瓷元件材料振动特性环境温度

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超声悬浮陀螺的试验研究

超声悬浮陀螺的试验研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：李繁陈超贾兵 210016 江苏省南京市白下区御道街29号南京航空航天大学航空宇航学院

超声近声场作用的悬浮技术相对其他悬浮方式有独特的优势,对被悬浮物体没有电磁学性质上的特殊要求,具有可观的悬浮和驱动力.本文提出了一种基于逆压电效应的超声悬浮陀螺,由压电陶瓷激发定子产生两相B04驻波,进而合成行波,此行波即为... 详细信息

超声近声场作用的悬浮技术相对其他悬浮方式有独特的优势,对被悬浮物体没有电磁学性质上的特殊要求,具有可观的悬浮和驱动力.本文提出了一种基于逆压电效应的超声悬浮陀螺,由压电陶瓷激发定子产生两相B04驻波,进而合成行波,此行波即为陀螺转子提供悬浮和驱动力.建立了超声悬浮陀螺的有限元模型,对陀螺定子进行了动力学分析与设计,确定了结构方案,并加工、制造了样机.通过试验得到了定子的振动参数、整个陀螺样机的悬浮和驱动特性,结果表明陀螺转子成功的实现了非接触旋转,由此初步验证了此方案的可行性.

关键词：超声悬浮陀螺逆压电效应动力学分析有限元模型

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应用于微纳米颗粒的MEMS超声分离器件的声学特性分析

应用于微纳米颗粒的MEMS超声分离器件的声学特性分析

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：杨慧刘琦郭航 361005 厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心福建厦门

本文针对一种应用于微纳米颗粒的MEMS超声分离器件的声学特性进行了研究.其中器件中的声场分为两部分进行分析,即器件中微型薄膜振动所激发的声场与流体介质对薄膜振动造成的声衰减.文中首先对微器件中氮化硅薄膜振动所产生的声压进行分... 详细信息

本文针对一种应用于微纳米颗粒的MEMS超声分离器件的声学特性进行了研究.其中器件中的声场分为两部分进行分析,即器件中微型薄膜振动所激发的声场与流体介质对薄膜振动造成的声衰减.文中首先对微器件中氮化硅薄膜振动所产生的声压进行分析,得出了器件不同工作模式下的薄膜振动声压,其次研究了超声MEMS器件中四端固支薄膜结构在流体作用下的声压衰减特性,进一步讨论了影响衰减声压的因素.在两部分的分析结果基础上,得出了MEMS超声分离装置中作用于微纳米颗粒的有效声压,并采用有限元方法软件ANSYS对微器件进行结构,流体耦合场分析,得出了微器件中的声压分布特性.本文论述的分析方法可应用于同类型的超声MEMS器件中振动结构的声学特性分析.

关键词：微纳米颗粒微机电系统超声分离器件振动结构声学特性

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压电俘能器整流界面两端非线性耦合作用实验研究

压电俘能器整流界面两端非线性耦合作用实验研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：胡洪平王海仁薛欢蒋树农胡元太 430074 湖北省武汉市珞喻路1037号华中科技大学力学系 410083 中南大学土木建筑学院力学与传感技术研究所

本文建立了压电俘能器的实验模型,该模型由压电俘能单元、储能单元及将两者连接起来的全桥整流器组成.压电俘能单元输出电压小于储能单元电压时为开路,否则为闭路.串联有电感线圈的同步开关(SSHI)引入压电俘能单元,和压电俘能结构并联,... 详细信息

本文建立了压电俘能器的实验模型,该模型由压电俘能单元、储能单元及将两者连接起来的全桥整流器组成.压电俘能单元输出电压小于储能单元电压时为开路,否则为闭路.串联有电感线圈的同步开关(SSHI)引入压电俘能单元,和压电俘能结构并联,在闭路到开路的瞬间,即俘能结构在极限位置处闭合,压电结构输出电极上的电荷进行交换,实现输出电压发生反转.信号发生器产生一定频率的电压信号驱动激振器产生振动,并将该振动作用在压电俘能结构上.应用速度零点捕捉方法实现了压电结构极限位置的捕捉,利用单片机技术控制了SSHI开关的同步闭合,延时断开.由实验结果可知:实验实现了SSHI过程,存在最优的整流电压使压电俘能器输出功率最大.

关键词：压电俘能器整流界面非线性耦合作用功率测量

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微型超声手术刀等效电路与压电驱动电源的研究

微型超声手术刀等效电路与压电驱动电源的研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：武敬郭航 361005 厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心福建厦门

本文对一种由PZT振片与硅变幅杆构成的微型超声手术刀的等效电路模型进行了研究.在该模型中,手术刀整体电特性等效为一阻容网络,而机械特性则以RLC串联谐振支路的形式体现,当外界负载条件的变化时,反映至等效电路将引起串联谐振支路中... 详细信息

本文对一种由PZT振片与硅变幅杆构成的微型超声手术刀的等效电路模型进行了研究.在该模型中,手术刀整体电特性等效为一阻容网络,而机械特性则以RLC串联谐振支路的形式体现,当外界负载条件的变化时,反映至等效电路将引起串联谐振支路中元件参数值的变化.在此基础上,设计了一种由高压运放IC、电流功放电路及可调补偿电路构成的双独立电源供电的驱动电源系统,并给出了设计的细节与实际测试的结果.结果表明,该电源具有高频响、低功耗、大功率、小体积、小成本的优点,并在驱动容性负载时具有良好的动态响应与稳定性,能较好的满足微型手术刀的应用需要.

关键词：微型超声手术刀等效电路压电驱动电源优化设计

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压电式合成双射流激励器工作特点及其推力矢量控制数值模拟研究

压电式合成双射流激励器工作特点及其推力矢量控制数值模拟研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：罗振兵王林王登攀夏智勋 410073 湖南省长沙市国防科技大学航天与材料工程学院

本文对新型压电式合成双射流激励器的工作特点进行了归纳,新型压电式合成双射流激励器不但有效避免了受控流场和环境流场间压差引起的压电振动膜压载失效问题,且自身具有独特的矢量可控特征,通过调节合成双射流激励器两出口的面积比或... 详细信息

本文对新型压电式合成双射流激励器的工作特点进行了归纳,新型压电式合成双射流激励器不但有效避免了受控流场和环境流场间压差引起的压电振动膜压载失效问题,且自身具有独特的矢量可控特征,通过调节合成双射流激励器两出口的面积比或两腔体的体积比,可以控制双射流合成射流矢量方向.对新型压电式合成双射流激励器进行射流矢量控制进行了数值模拟研究,结果显示:采用一个合成双射流激励器可以实现对主流"推"和"拉"的双重矢量控制功能,且控制效率比高,其"推"功能比"拉"功能更高效.

关键词：合成双射流激励器推力矢量控制压电振子数值模拟

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压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响

压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：李宁胡俊辉黄卫清朱春玲赵淳生南京航空航天大学精密驱动研究所

由于飞行条件(低空、高湿度)的原因,直升机主旋翼比其它固定翼飞行器更有结冰的危险。为满足直升机全天候飞行的要求,必须对桨叶采取防/除冰措施,现有的桨叶除冰方法很多,优缺点参差不齐,其中电热除冰是较为应用广泛的一种,但是其功率... 详细信息

由于飞行条件(低空、高湿度)的原因,直升机主旋翼比其它固定翼飞行器更有结冰的危险。为满足直升机全天候飞行的要求,必须对桨叶采取防/除冰措施,现有的桨叶除冰方法很多,优缺点参差不齐,其中电热除冰是较为应用广泛的一种,但是其功率损耗性较大,近些年来,随着压电技术的发展,振动剪切力除冰因其理论低功率损耗,微纳米级振动不会改变翼型(较气动除冰)等诸多优点,越来越受到人们的关注。本文针对OA212翼型的直升机桨叶,采用压电陶瓷逆压电效应在桨叶前缘包层上的冰层中产生受迫振动,使冰与包层间剪切应力大于冰的黏附应力,从而达到防/除冰目的。在本研究工作中,首先应用ANSYS研究了压电陶瓷厚度长度对旋翼冰层交界面剪应力的影响,然后分析剪切应力与频率的关系。在上述工作的基础上,得到了单个压电陶瓷驱动条件机翼覆冰层表面应力分布情况。

关键词：除冰剪切应力压电陶瓷

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