1-3型压电复合材料

1－3型压电复合材料是目前研究和应用得比较广泛的一种压电材料．本文简述了这种压电复合材料的理论模型、制作方法和实验结果;指出除了圆形PZT压电材料所具有的径向模和厚度模以外,1－3型压电复合材料还具有横向结构模．本文介绍了这种压电复合材料的特点,如低声阻抗、低介电常数、高静水压压电常数以及PZT相分布的可控制性等．这些特点有利于改善压电复合材料换能器的时间响应和空间响应．     

1-3型压电复合材料性能及声场特性分析*

1-3型压电复合材料以其优异的性能,被广泛应用于换能器的制造。本文基于切割-填充法制备实验和仿真方法,对复合材料压电柱不一致性以及其对声场的影响展开研究。在仿真中发现压电柱高度、长度和宽度不一致性均会对压电复合材料声场及谐振频率产生影响,声场整体朝一侧偏转,旁瓣也随之偏转,聚焦位置的声压减小6.5%左右,同时压电复合材料侧面产生杂波。在实验中发现压电柱谐振频率具有不一致性,而压电柱尺寸较大的复合材料阻抗曲线向右偏移。本文结合仿真与实验方法,建立压电柱不一致与复合材料阻抗和声场的联系,为复合材料制备质量和性能分析提供新方法。     

1-3型压电复合材料非均匀振动换能器的研究

通过调整１－３型压电复合材料换能器中压电相的分布,可以控制换能器辐射面上振动幅度和相位的分布,从而获得具有特殊性能的声场。     

水下非均匀复合层结构吸声的理论研究

本文对水下非均匀阻尼板与多层介质组成的吸附结构进行了研究,基于非均匀波导理论,导出非均匀性阻尼层的传递矩阵及多层结构表同反声,吸声系数,对任意非均匀层,提出分层近似求传递的方法,数值计算研究了结果反声,吸声性能及其随各参数的变化。     

含玻璃微球的黏弹性复合材料覆盖层的水下吸声性能分析

水下吸声覆盖层对潜艇的隐身具有重要的意义, 因此得到了广泛的关注. 本文对含有玻璃微球的黏弹性复合材料覆盖层的水下吸声性能进行了理论分析. 采用等效参数法计算了玻璃微球的体积含量对复合材料的力学和声学性能的影响. 应用声波在多层介质中传播的一维模型, 计算了不同玻璃微球体积含量的单层复合材料覆盖层的吸声性能.结果表明, 增加玻璃微球的体积含量可以提高覆盖层的低频吸声性能, 但是其高频吸声性能降低.采用遗传算法对玻璃微球在覆盖层厚度方向上的体积含量分布进行优化. 优化的多层结构可以在一定的频带内改善覆盖层的表面与水的声阻抗匹配, 在保证覆盖层的高频吸声系数大于某一限值(0.7)的前提下, 提高其低频吸声性能.另外, 多层优化结构覆盖层不含宏观的空腔结构, 不影响覆盖层的耐压性能.其结构简单, 对制备工艺的要求不高.因此, 本文形成的理论方法适用于水下吸声覆盖层的设计.关键词：水下吸声黏弹性复合材料玻璃微球遗传算法     

聚合物电导率对0-3型压电复合材料极化性能的影响

建立了0-3型压电复合材料的等效电学模型.分析了聚合物电导率对复合材料极化性能的影响,研究了聚苯胺改性0-3型锆钛酸铅/聚偏氟乙烯复合材料极化性能与聚合物电导率之间的关系.理论分析和实验结果均表明,提高聚合物电导率可以提高复合材料的极化性能.关键词：压电复合材料电导率极化聚偏氟乙烯     

电泳辅助制备伪1-3陶瓷/聚合物压电复合材料

1-3压电复合材料的压电、介电及铁电性能要远远优于0-3压电复合材料.在制备传统的0-3复合材料过程中引入电泳技术,使得压电颗粒在聚合物基体中取向排列,制备得到伪1-3复合材料.实验结果表明:在制备PZT/环氧树脂0-3复合压电材料固化过程中,采用500 V/mm,4 kHz的电场对其进行电泳辅助取向,可使得颗粒呈现珍珠串状排列,得到伪1-3复合材料;其压电、介电、铁电性能均比原来的0-3复合材料有显著的提高.电泳辅助制备技术用于制备伪1-3复合压电材料具有操作简单、成本低廉、压电、介电、铁电性能显著提高等优点,在智能传感领域具有很好的实际应用前景.     

1-3型压电复合材料非均匀振动换能器的研究

通过调整1－3型压电复合材料换能器中压电相的分布,可以控制换能器辐射面上振动幅度和相位的分布,从而获得具有特殊性能的声场．作为辐射源表面振动速度等相位不等幅和等幅不等相位的两种典型情况,本文对边线高斯型换能器和Wesnel聚焦换能器进行了实验研究,讨论了其声场特性．     

水下吸声覆盖层声管测试的背衬研究

在吸声覆盖层水声声管测试的实验研究中,覆盖层背衬的选择对测量结果有重大影响。在我们二维理论研究的基础上,建立了吸声覆盖层声学特性的传递函数模型,分析比较了不同背衬对吸声覆盖层声学性能的影响。结果表明,不同背衬对吸声覆盖层吸声性能的影响具有明显不同的特性。背衬为双层壳体时,水层对吸声覆盖层的吸声系数曲线有明显的调制现象。背衬为单层壳体或双层壳体时,从整体上讲,吸声系数更趋近于刚性背衬而非软背衬的情况。在实验室小样品声管测试中,以较厚的钢柱作为背衬的测试数据来衡量吸声覆盖层性能更为合适,且易于实现。     

0.7Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-0.3PbTiO3单晶/环氧树脂1-3型复合材料的压电性能研究

模拟了0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-0.3PT)单晶1-3型压电复合材料的性能与单品体积分数的关系,得出性能最优时压电相的体积分数为64%,在这一体积分数下,采用切割-填充法,并使用了不同类型的环氧树脂填充制备复合材料.系统地研究了聚合物相对复合材料性能的影响,研究表明,减小聚合物相的刚度系数c和密度ρ有利于提高复合材料的性能,且聚合物相与压电相的结合强度对性能的影响非常明显,制备的PMN-0.3 PT单晶1-3型复合材料的厚度伸缩机电耦合系数k1高达90.1%,压电系数d33大于1000 pC/N,机械品质因数Qm为10.39,声阻抗Z也大大降低,性能明显优于传统的Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT)陶瓷及其1-3复合材料,在压电换能器和传感器中显示出广阔的前景.     

Using a thin actuator as secondary source for hybrid passive/active absorption in an impedance tube

This paper describes the practical implementation of a piezoelectric actuator as secondary source for hybrid passive/active broadband sound absorption in a standing-wave tube. This actuator consists of a thin circular aluminium plate driven by a piezoelectric patch and glued to a flexible rubber support. The resulting device has been mounted in a thin metallic ring that fits perfectly to the tube diameter. Passive absorption is afforded by either a porous layer or a microperforated panel, backed by an air gap. Active absorption is accomplished by releasing the sound pressure at a microphone behind the material, using either a loudspeaker or the actuator as secondary source. Results of broadband sound absorption reveal the feasibility of the piezoactuator. Compared to the loudspeaker, this actuator allows to greatly reduce the whole thickness of the hybrid absorber.     

复合声子结构的声场模拟及噪声-压电转化设计

城市噪声作为一种污染源,给人们的生活带来不便;同时噪声中蕴含的能量没有被合理利用,造成浪费。为了解决此问题,该文设计引入了点缺陷的声子晶体、纤维层、压电材料复合结构,对入射噪声进行有效吸收并在点缺陷处对入射声压有较明显的声压加强。采用有限元和边界元的方法,对该复合结构的降噪发电效果进行数值模拟。结果显示在输入声压为2 Pa时,声子晶体结构带隙1.1 kHz处,吸声系数达到0.6,压电片有最高的输出电压0.5 V,输出功率密度达到308.49μW/cm~3。与传统降噪结构相比能更好地实现对声能的吸收与利用。     

无纤维吸声材料研究进展

简要地介绍了吸声材料的基本特点，阐述无纤维性吸声材料（特别是微穿孔板吸声结构）取代传统的纤维性吸声材料的可能性及其重要意义，较详细地介绍了近年来德国以及我国科研人员在纤维吸声材料研究上取所得的进展。     

复杂结构冲击声合成及实验验证

以复杂结构受击振动响应的时域计算为目的, 讨论了结构阻尼的计算方法, 给出一种用于冲击声合成的综合数值方法, 并进行了实验验证. 首先, 考虑到阻尼是影响瞬态振动时变特性的重要因素, 详细讨论了两种模态阻尼的计算方法; 其次, 对阻尼板的受击振动和声辐射进行了时域仿真, 并与时域有限差分法的计算结果进行对比, 显示出两种声音合成方法的计算结果具有高度的一致性; 最后, 针对有限长圆柱壳的受击振动, 将合成声与实验录音进行了对比研究. 结果表明, 合成声与实际录音的时域包络、频谱结构以及衰减趋势基本一致, 证明了采用数值方法进行冲击声合成的有效性.关键词：声音合成模态阻尼冲击声数值方法     

A Possible Minimum Toy Model with Negative Differential Capacitance for Self-sustained Current Oscillation

We generalize a simple model for superlattices to include the effect of differential capacitance. It is shown that the model always has a stable steady-state solution （SSS） if all differential capacitances are positive. On the other hand, when negative differential capacitance is included, the model can have no stable SSS and be in a self-sustained current oscillation behavior. Therefore, we find a possible minimum toy model with both negative differential resistance and negative differential capacitance which can include the phenomena of both self-sustained current oscillation and I-V oscillation of stable SSSs.     

Marx调制器单元设计和叠加测试

基于单元器件的成功研制,介绍了Marx调制器单元充放电回路、电压和电流的实时监测以及控制系统和连锁保护等功能的设计和实现。对IGBT固态开关的静态、动态均压进行分析和模拟,采用RCD缓冲电路实现IGBT的动态均压;对控制系统改进和优化,设计了专用电源转换模块;分压电路和电流霍尔采样回路分别实现调制器单元电压和电流的检测;连锁保护功能由控制系统和继电器控制完成。所有部件按照电气标准设计在调制器单元支架上。经过测试的4个单元进行了叠加试验,4个单元总输出24 kV,各器件在高压试验中工作正常。