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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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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... 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：低频宽带弯曲圆盘换能器基阵有限元法

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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... 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：超声电机高/低温环境压电陶瓷谐响应

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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：杨慧刘琦郭航厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心

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... 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： MEMS器件声学特性超声

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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全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：武敬郭航厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心

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： PZT 等效电路压电驱动电源

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基于Cymbal结构的PMNT单晶压差矢量水听器

基于Cymbal结构的PMNT单晶压差矢量水听器

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：尹义龙李俊宝邢建新夏金东吕可佳中国科学院声学研究所中国科学院研究生院

矢量水听器是一种能够测量水下质点振速、加速度或声压梯度的水声接收换能器。本文在Cymbal结构型换能器的基础上,用双压电陶瓷弯曲圆叠片作为Cymbal换能器的驱动元件,设计了一种小型压差矢量水听器,通过压电陶瓷叠片的反相串联实现声... 详细信息

矢量水听器是一种能够测量水下质点振速、加速度或声压梯度的水声接收换能器。本文在Cymbal结构型换能器的基础上,用双压电陶瓷弯曲圆叠片作为Cymbal换能器的驱动元件,设计了一种小型压差矢量水听器,通过压电陶瓷叠片的反相串联实现声压梯度测量。压电陶瓷叠片的弯曲振动可以激发Cymbal换能器的偶极子振动形式,实现水听器的低频偶极子指向性。弛豫铁电单晶PMNT是一种具有优异压电性能的新型压电材料,其压电系数d是压电陶瓷材料的6倍左右,将PMNT压电单晶应用于Cymbal压差矢量水听器,可以显著提高水听器的接收性能。本文研制了基于PMNT压电单晶和PZT-5压电陶瓷的Cymbal压差矢量水听器样品并进行性能仿真和实验对比。结果表明:PMNT单晶Cymbal压差矢量水听器具有较高的接收灵敏度和良好的偶极子指向性,比PZT-5压电陶瓷矢量水听器的接收灵敏度提高5dB左右。

关键词： PMNT压电单晶矢量水听器声压梯度 Cymbal 偶极子指向性

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老化与高温储存对活化能(Ea)晶体谐振器件影响及产品寿命评估

老化与高温储存对活化能(Ea)晶体谐振器件影响及产品寿命评估

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：沈俊男杨晓玮张建聪赵岷江台晶(宁波)电子有限公司

本文透过长时间(long-term)的可靠性老化(Operation Life)与高温储存(High Temper Storage)定义出影响晶体谐振器(Quartz Resonator)活化能(Ea)的机制与模型,进而可预估热或电压加速环境作用下对产品寿命的影响。此预估模型仅针对5.0 mm... 详细信息

本文透过长时间(long-term)的可靠性老化(Operation Life)与高温储存(High Temper Storage)定义出影响晶体谐振器(Quartz Resonator)活化能(Ea)的机制与模型,进而可预估热或电压加速环境作用下对产品寿命的影响。此预估模型仅针对5.0 mm×3.2 mm的金属焊封晶体谐振器,并指出在纯粹仅有热加速因子的高温储存相对起同时有热与电压的可靠性老化有着较高的活化能;在热与电压两项加速因子影响下,活化能会随着长时间老化的作用呈现递减的趋势,进而大幅增加产品寿命预测的不合理性。现有台晶(宁波)电子5.0mm×3.2mm金属焊封晶体谐振器的Ea值经回归验证分析后确认为0.578eV,通过阿伦尼斯(Arrhenius)加速寿命理论,可预测并保证经过可靠性老化85℃@168hrs(7天)的产品等效该产品于25℃连续工作7389hrs(0.83年)不失效。

关键词：老化高温储存活化能晶体谐振器

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基于Mindlin板理论的用于谐振器设计的石英晶体板振动分析程序

基于Mindlin板理论的用于谐振器设计的石英晶体板振动分析程序

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：王骥陈玉梅阳丽君潘俏俏赵岷江浙江省宁波市江北区风华路818号宁波大学机械工程与力学学院压电器件技术实验室浙江省宁波市北仑区黄山西路189号台晶(宁波)电子有限公司

关于石英晶体谐振器设计的理论和方法已经得到了广泛的研究,其中应用最广的是Mindllin板理论。大量的研究都是针对具体问题进行的,但是目前还没有一个专门针对石英晶体谐振器设计的完整程序。本文介绍了基于Mindllin板理论的AT切石英晶... 详细信息

关于石英晶体谐振器设计的理论和方法已经得到了广泛的研究,其中应用最广的是Mindllin板理论。大量的研究都是针对具体问题进行的,但是目前还没有一个专门针对石英晶体谐振器设计的完整程序。本文介绍了基于Mindllin板理论的AT切石英晶体谐振器设计的一个程序,因为AT切是实际生产中使用最多的一种晶体切型。该程序包括根据已知的频率、电极厚度等参数来推算出石英晶体板的厚度、最佳的电极长度、最优的石英晶体板尺寸等,并将考虑把计算电路参数的程序也加进去。利用这一程序,我们还可以计算出色散关系图、频率谱图、温频曲线等,为石英晶体谐振器的设计提供参考和建议。这些分析计算可以给出主要的器件指标如模态、频率、温频关系等的影响,从而有利于设计参数的初步估计和最佳选择,减少设计中的盲目性和试验时间,为基于计算分析的设计流程奠定基础。

关键词：谐振器 Mindlin 板石英晶体软件

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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

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2010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湖北省武汉市珞喻路1037号华中科技大学力学系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 SSHI 功率测量

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压电层合结构的子域配点法

压电层合结构的子域配点法

引用

2010全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：袁学帅陈富军姚林泉苏州大学数学科学学院苏州大学城市轨道交通学院

基于径向基函数近似的配点法是无网格方法中常用的主要方法之一,它具有实现简单和指数收敛性等优点,在解决偏微分方程边值问题中已得到了广泛应用。在一般情况下,认为在需要解决的问题域内是具有同一种材料(均匀性),对于多种材料组合问... 详细信息

基于径向基函数近似的配点法是无网格方法中常用的主要方法之一,它具有实现简单和指数收敛性等优点,在解决偏微分方程边值问题中已得到了广泛应用。在一般情况下,认为在需要解决的问题域内是具有同一种材料(均匀性),对于多种材料组合问题,材料的非连续性需要特殊处理。由于压电结构通常由压电材料与基体材料层合而成,在处理力-电耦合的层合压电结构时,各层之间的材料属性不同而破坏了问题域内材料的连续性。从而,在利用光滑和全局的径向基函数解决这类问题时常常会遇到困难。本文采用完全耦合算法,将问题区域根据材料属性划分成子区域,导出压电层合结构的子区域配点法。在子域的交界面上分别施加力电连续性条件和相容性条件,增强了数值解的精确性和稳定性。通过对压电双晶和单晶梁的数值算例验证了该方法的有效性和精度。

关键词：层合压电结构径向基函数近似子域配点法无网格法

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