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新型压电叠堆泵的设计与实验研究

新型压电叠堆泵的设计与实验研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：袁欣裘进浩季宏丽孙佳邱涛 210016 南京航空航天大学航空宇航学院飞行器结构力学与控制教育部重点实验室 110035 沈阳飞机设计研究所综合强度部

提出了一种由压电叠堆做驱动元件的新型压电液压泵,阐述了其工作原理和结构设计.根据电、机械、流体之间的相互耦合作用建立了压电液压泵的动力学模型,为压电叠堆泵的设计提供了理论基础.以(O)10mmx60mm的叠堆作为驱动件,加工了压电叠... 详细信息

提出了一种由压电叠堆做驱动元件的新型压电液压泵,阐述了其工作原理和结构设计.根据电、机械、流体之间的相互耦合作用建立了压电液压泵的动力学模型,为压电叠堆泵的设计提供了理论基础.以(O)10mmx60mm的叠堆作为驱动件,加工了压电叠堆泵样机,搭建了实验平台进行试验研究.给叠堆施加以正弦驱动电压,在0到100Hz的工作频率范围内完成测试,最大输出流量288.5ml/min,最大输出压力为68kPa.对不同阀孔和阀片尺寸下的输出特性进行了对比,实验结果显示,在保证较好的截止性能前提下,增大阀孔孔径,增大阀片长度和减小阀片厚度可提高输出流量和输出压力.

关键词：压电液压泵压电叠堆结构设计动力学模型

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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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能量自给的自感知半主动振动控制

能量自给的自感知半主动振动控制

引用

2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会暨2009年全国频率控制技术年会

作者：沈辉裘进浩季宏丽朱孔军 210016 南京航空航天大学飞行器结构力学与控制教育部重点实验室

在当前利用压电元件进行振动控制系统中，主要的振动控制方法有主动、被动和半主动三种。本项目主要针对目前主动控制方法中需要复杂的信号处理系统和庞大的能量供给系统的缺点，和被动控制方法中对环境变化适应能力差等不足，提出一种... 详细信息

在当前利用压电元件进行振动控制系统中，主要的振动控制方法有主动、被动和半主动三种。本项目主要针对目前主动控制方法中需要复杂的信号处理系统和庞大的能量供给系统的缺点，和被动控制方法中对环境变化适应能力差等不足，提出一种基于同步开关阻尼技术的、无需外界能源的自感知半主动振动控制新方法。设计低功耗、高效率的能量转换与回收系统，从振动结构上回收的能量存储并供给半主动振动控制系统，通过合适的开关控制算法，使贴于悬臂梁约束端的压电元件上的在合适的时候与外在电感导通一段时间，从而达到振动控制的效果。实验结果表明该方法可以使悬臂梁一阶振动模态减小7.89dB，整个控制电路的功耗仅为0.322mW。

关键词：能量回收压电材料悬臂梁半主动振动控制

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AT切割石英晶体板面剪切振动模态特性研究

AT切割石英晶体板面剪切振动模态特性研究

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：潘俏俏王骥阳丽君赵岷江 315800 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 315211 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

基于Mindlin板的理论,得到AT切割石英晶体板面剪切振动的频谱图,以及面剪切振动的频率温度特性结果,并且与实际样品的量测值进行比对.本文分别以三维精确理论和一阶板的理论对AT切割石英晶体板Z轴方向面剪切振动进行理论推导,计算出的... 详细信息

基于Mindlin板的理论,得到AT切割石英晶体板面剪切振动的频谱图,以及面剪切振动的频率温度特性结果,并且与实际样品的量测值进行比对.本文分别以三维精确理论和一阶板的理论对AT切割石英晶体板Z轴方向面剪切振动进行理论推导,计算出的频谱图可帮助晶片设计人员选择合适的晶片尺寸来避开厚度剪切振荡和面剪切振荡的偶合.温度特性对石英晶体谐振器来说至关重要,本文通过理论推导得出了Z轴方向的面剪切振荡的频率温度特性结果,这部份的结果结合频谱图可以帮助晶片设计人员找到在一定的温度范围内都无偶合情况出现的晶片尺寸.实际的样品量测的结果也被附加于论文中,用于和理论计算结果的比较.

关键词： AT切割石英晶体板面剪切振动模态特性三维精确理论一阶板理论

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压电层合板屈曲分析的HRBF无网格法

压电层合板屈曲分析的HRBF无网格法

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：姚林泉陈富军刘昕 215006 苏州大学城市轨道交通学院 215006 苏州大学数学科学学院

径向基函数具有形式简单、各向同性等优点,近年来取得了很大的进展.由于板的弯曲和屈曲问题属于高阶边值问题,因此边界上的位移及转角作为本质条件强制.为保证解的精确性,本文引入Hermite径向基函数(Hermtie Radial Basis Functions,HR... 详细信息

径向基函数具有形式简单、各向同性等优点,近年来取得了很大的进展.由于板的弯曲和屈曲问题属于高阶边值问题,因此边界上的位移及转角作为本质条件强制.为保证解的精确性,本文引入Hermite径向基函数(Hermtie Radial Basis Functions,HRBF)插值方法.利用HRBF方法插值使得形函数及其导数都具有Kronecker delta性质.虽然配点法计算时间短,但稳定性不好.而Galerkin方法具有高简单,稳定性好等优点.故本文在无网格法离散方案上采用Galerkin法.基于薄板稳定性理论、压电层合理论和HRBF无网格方法,导出了压电层合板稳定性的离散化特征方程.通过对矩形板稳定性的数值计算验证本方法的有效性和精度,进一步计算了矩形压电层合板在面内载荷及电场作用下的稳定性区域.

关键词：压电层合板屈曲分析 Hermite径向基函数 Galerkin无网格法

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医用超声换能器及其性能指标分析

医用超声换能器及其性能指标分析

引用

第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：杨林枝李全禄姬艳红耿洁王胜利蔡春芳陕西师范大学物理学与信息技术学院应用声学研究所陕西汉中汉中职业技术学院师范学院

医用换能器是专门设计供医学非电学量电测量用的换能器,人体的一些生理参数如血压、脉搏、呼吸、体温等都是非电学量。为了测量这些生理参数,最简单的方法是把他们转变为工程技术上较易测量的电学量(或称电讯号),然后把这些相当于一定... 详细信息

医用换能器是专门设计供医学非电学量电测量用的换能器,人体的一些生理参数如血压、脉搏、呼吸、体温等都是非电学量。为了测量这些生理参数,最简单的方法是把他们转变为工程技术上较易测量的电学量(或称电讯号),然后把这些相当于一定生理参数的电讯号加以放大,并进行测量,而医用换能器就是完成这种转换的装置。本论文讨论了医用压电超声换能器的类别、结构、主要性能指标及其应用中的意义和量的概念,并介绍了医学应用中较为重要的分辨率的概念及其与换能器性能的关系。

关键词：压电超声换能器分类结构性能

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模板法制备的有序结构压电驻极体膜的性能研究

模板法制备的有序结构压电驻极体膜的性能研究

引用

2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会暨2009年全国频率控制技术年会

作者：曹功勋张晓青孙转兰王学文娄可行夏钟福 200092 同济大学物理系波耳固体物理研究所

本文报道采用硬质模板制备有序结构压电驻极体膜的方法。以多孔聚四氟乙烯(PTFE)和氟化乙丙烯共聚物(FEP)为基材，利用该方法成功制备出具有有序结构的压电驻极体复合膜。通过介电谐振谱的测量确定了有序结构复合膜的杨氏模量;利用正压... 详细信息

本文报道采用硬质模板制备有序结构压电驻极体膜的方法。以多孔聚四氟乙烯(PTFE)和氟化乙丙烯共聚物(FEP)为基材，利用该方法成功制备出具有有序结构的压电驻极体复合膜。通过介电谐振谱的测量确定了有序结构复合膜的杨氏模量;利用正压电效应测量了其准静态压电系数d33;利用等温衰减对材料的热稳定进行了表征;采用短路热刺激放电技术对有序结构压电驻极体复合膜中电荷的动态特性进行了研究。结果表明，这类五层结构压电驻极体膜的杨氏模量约为0.48 MPa：它们的准静态压电系数d33不仅可高达500 pC/N，而且表现出良好的热稳定性;五层有序结构压电驻极体膜，其脱阱电荷主要是以沿孔洞介质层的表面迁移，并最终与同一孔洞相对孔壁上的异性电荷复合。

关键词：压电驻极体膜压电系数模板法有序结构输运特性杨氏模量

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PZT和PMN-PT系压电纤维及PFC的制备与性能

PZT和PMN-PT系压电纤维及PFC的制备与性能

引用

2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会暨2009年全国频率控制技术年会

作者：刘军邱艳芹徐祥宁陈彩凤骆英 212013 江苏大学材料科学与工程学院

用固相法合成PZT粉体，用二次合成法(Columbite法)合成PMN-PT粉体，再采用粉末-溶胶混合物挤出法制备改性PZT和PMN-PT压电陶瓷纤维，并将所研制的压电纤维用排列,浇铸法与聚合物复合，制备1-3型压电复合材料，对比研究了两种压电陶瓷纤... 详细信息

用固相法合成PZT粉体，用二次合成法(Columbite法)合成PMN-PT粉体，再采用粉末-溶胶混合物挤出法制备改性PZT和PMN-PT压电陶瓷纤维，并将所研制的压电纤维用排列,浇铸法与聚合物复合，制备1-3型压电复合材料，对比研究了两种压电陶瓷纤维对PFC压电和介电性能的影响。实验发现，两种压电复合材料的径向机电耦合系数kp都小于体陶瓷，而厚度机电耦合系数k1大于陶瓷片，使得各向异性k1/kp增大，能量更集中于厚度模。复合材料的机械品质因数Qm远低于陶瓷片的Qm值。实验同时发现，复合材料的性能变化规律同压电纤维陶瓷材料性能的变化规律相同。PMN-PT纤维复合材料压电常数d33较高。同时，该系统复合材料的k1／kp明显高于PZT纤维复合材料。

关键词：压电陶瓷纤维聚合物复合材料锆钛酸铅铌镁酸铅钛酸铅浇铸法介电性能

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一种新型压电叠堆直线电机的工作机理

一种新型压电叠堆直线电机的工作机理

引用

2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：陈西府徐晶晶王寅黄卫清 210016 江苏省南京市御道街29号南京航空航天大学精密驱动所 224051 江苏省盐城市希望大道9号盐城工学院机械工程系 210016 江苏省南京市御道街29号南京航空航天大学精密驱动所

提出了一种非共振式、工作频带宽的压电直线电机.通过对摩擦驱动机理的研究,把电机的工作过程分解为驱动过程和脱离过程.根据电机的模型,把电机定子和动子间的完全脱离定义为两者之间无接触应变.建立了电机定子的振动模型,并推导了振动... 详细信息

提出了一种非共振式、工作频带宽的压电直线电机.通过对摩擦驱动机理的研究,把电机的工作过程分解为驱动过程和脱离过程.根据电机的模型,把电机定子和动子间的完全脱离定义为两者之间无接触应变.建立了电机定子的振动模型,并推导了振动微分方程,从而提出了影响电机定子和动子完全脱离的三个因子:激励频率、压电叠堆的振幅、电机的预压力.制作了电机样机一台并进行了实验研究.理论和实验均表明,当激励频率高于临界频率、压电叠堆的振幅大于某一数值时,电机才能够实现完全脱离.

关键词：压电叠堆直线电机驱动过程脱离过程振动微分方程

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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年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 215006 苏州大学数学科学学院 215006 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题... 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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