一体型平行弹簧扫描隧道显微镜

描述了一种新结构形式的扫描隧道显微镜系统。该系统使用一体型平行弹簧和压电致动元件作为精密二维位置控制器件，使得ｘ轴和ｙ轴间的位移干扰变得极其微小。控制ｚ轴位移及试件与探针间距的压电致动元件是以悬挂方式固定在一体型平行弹簧上的，因此，对ｚ轴的位移干扰亦忽略。     

弯张换能器装配预应力及入水后的变化

精确控制施加于驱动元件上的预应力，对换能器的设计及其工作过程都有重要意义，特别对于稀土磁致伸缩换能器来说，有助于发挥其最大潜能.利用有限元方法，计算了VII型水声弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时，壳体所需的装配位移的大小，并通过实验作了验证；弯张换能器随入水深度的不同， 驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的.利用有限元方法，计算了换能器入水深度与预应力的关系.本文方法可适合于其他任何类型的换能器. 关键词： 弯张换能器 装配位移 预应力 入水深度     

光刻物镜中光学元件精密轴向调整机构的设计与分析

柔性铰链与高准确度驱动器的结合是实现光学元件轴向精密调节的重要方法.本文介绍了一种采用柔性铰链的轴向精密调节机构,推导并得出了其实现精密调节的原理.通过对应用柔性调节机构的一种典型光机系统的刚度分析,得到在不超过柔性铰链材料屈服应力情况下,光学元件的最大轴向位移可以达到200μm以上;同时,对一种典型参量的柔性结构做了模态分析,得到其一阶固有频率为185.1Hz,证明了调节机构的固有频率满足工作要求.分析了驱动力在此种轴向调整机构中对镜片面形的影响,结果表明:调整机构在接近最大允许驱动力作用下对镜片面形影响为4.41nm,说明其对光学元件的面形影响较小.该研究结果为柔性光学元件轴向调节机构的应用提供了有力依据.     

基于半导体位移传感器的磁致伸缩系数计算机测量

应用压敏电阻构成的桥式高灵敏度位移传感器把测量磁致伸缩系数的微位移量转化为电量输出,计算机通过STM32微控制器对电量信号同步采集与显示,实现对磁致伸缩系数测量的实时监测.测量的结果准确度较高、样品更换方便、效率高.     

铁单质薄膜磁致伸缩行为与磁矩演化研究

磁致伸缩材料在传感器、位移器件等领域应用前景广阔,对此类材料的制备与实验已成为研究热点,但使用分子动力学方法模拟其磁致伸缩过程中内部磁矩的演化仍缺乏相关研究.本研究以磁致伸缩材料铁单质为研究对象,采用分子动力学方法建立单畴铁单质磁致伸缩模型.分析了铁单质薄膜磁致伸缩行为随初始磁矩的变化,以及在磁场作用下微观原子磁矩的变化与宏观磁致伸缩之间的关系.结果表明:模型磁化构型的演化与磁致伸缩行为有着密切联系,随着外加磁场强度增大,原子磁矩与外加磁场方向相同的区域面积逐渐增大,宏观表现为模型的磁致伸缩随磁场强度增大而伸长,并最终达到饱和,而边界处的原子磁矩是模型是否达到饱和磁致伸缩的关键.     

PZT铁电薄膜纳米尺度铁电畴的场致位移特性

利用扫描力显微术的压电响应模式，并基于逆压电效应原理，研究了梯度组成的PZT铁电薄膜纳米尺度铁电畴的场致位移特性.获得了源于纳米尺度铁电畴的压电效应和电致伸缩效应贡献的场致位移回滞线，以及源于线性压电效应和电畴反转效应综合贡献的纳米尺度压电位移 场强蝶形曲线，证实了Caspari Merz理论在纳米尺度上的有效性.发现了梯度铁电薄膜存在纳米尺度印刻现象，认为该现象的内因源于薄膜中的内偏场. 关键词： PZT铁电薄膜 场致位移 纳米尺度 扫描力显微术     

用半导体微位移传感器测量磁致伸缩系数

简述磁致伸缩及其参数测量原理,设计了用半导体应变计取代常用的铝丝电阻应变片,研制成新型的半导体微位移传感器,并用标准长度量具对微位移传感器进行定标,从而直接测量出材料在磁场中微小长度变化量.既解决了原先教学实验不能随意更换样品的麻烦,又提高了测量的灵敏度和精确度,准确测得多种材料的磁致伸缩系数曲线.     

弓张式超磁致伸缩材料换能器的设计与分析

为了提高超磁致伸缩换能器的作动行程,以获得足够大的发音强度,并使之满足发音装置体积小、装配零件少的要求,结合超磁致伸缩材料（GMM）的优良特性,提出一种基于三角放大原理的弓张式GMM换能器。该换能器以GMM棒作为驱动元件,通过固定弓张结构的一端,将双向输出转变为单向输出,同时利用柔性铰链结构,进一步增大换能器的位移输出。通过分析换能器的工作原理,计算得到其理论放大倍数为2.73,与所建立的有限元仿真模型计算得到的放大倍数2.8相近。制作了试验样机并搭建了相应的试验系统,得到在1 kHz范围内换能器最大输出位移为15.5 m,与仿真结果14.058 m相近。提出的弓张结构实现了换能器的位移放大,相应的分析方法也较好地反映了换能器的输出特性。     

超磁致伸缩材料及其应用研究

稀土超磁致伸缩材料是一种新型稀土功能材料．文章概述了超磁致伸缩材料(GMM)的研究历史；对比了一种实用的超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷材料(PZT)的性能；阐述了超磁致伸缩材料当前在以下两个方面取得的研究进展：(1)关于工艺方法的研究：包括直拉法、区熔法、布里奇曼法和粉末烧结、粘结等方法；(2)关于材料组分的研究：包括对Fe原子的替代研究以及开发轻稀土超磁致伸缩材料的研究．文章最后叙述了超磁致伸缩材料的应用领域，以及发展我国稀土超磁致伸缩材料的意义．     

压电陶瓷元件在物理演示实验中的应用

压电陶瓷元件是一种电声元件,它既有效果良好的压电效应,也有显著的逆压电效应,即电致伸缩效应。此外,压电陶瓷元件还具有价格低廉、外形轻而薄、功耗低、耐高压等优点。因此,利用实验室常备的慢扫描示波器,低频信号发生器,各种频率的音叉及共鸣箱、扩音机,配上几片压电陶瓷元件就可以演示电学、振动与波等物理内容。常用的压电陶瓷元件的型号、尺寸及简单构造分别列在下表和图1(a)中     

铁镓驱动弯曲圆盘换能器设计及振动特性研究

为了研究新型磁致伸缩材料——铁镓合金(Galfenol)在换能器中应用,本文设计了一种低频弯曲圆盘换能器。借助有限元软件仿真分析换能器振动模态,对换能器结构参数进行优化设计,并研制了换能器样品。利用激光测振仪测量了换能器空气中模态及不同电流驱动下振动位移,测得振动模态与仿真结果吻合,换能器空气中共振频率为913 Hz,辐射头能够产生的最大振动位移达到93μm,磁致伸缩材料达到饱和应变。结果表明:铁镓材料能够驱动弯曲圆盘换能器大振幅振动;铁镓作为磁致伸缩换能器驱动材料具有较好的应用前景。     

磁流变抛光技术与装备研究

磁流变抛光技术利用磁流变抛光液的可控流变特性进行加工,被誉为光学制造界的革命性技术。重大光学工程、光刻机系统以及强激光武器等,对光学平面、球面及非球面元件的超精密加工提出了较强的需求,传统抛光技术已经难以满足这些元件的加工质量要求。     

纵振合成超声振动系统的研究

本文研究由磁致伸缩换能器驱动的纵向振动合成超声振动系统。文中介绍了结构设计,研究了声波导横向尺寸、驱动换能器数量及安装位置以及输入电功率对合成振动系统输出端位移振幅的影响,给出实验结果。由4个换能器组成的合成振动系统,当输入电功率为2.2KW时,在直径为20mm的输出端得到近300μm的双振幅。用于冷拔精密高压油管,产品精度达到西德DIN 7300A级国际水平。     

磁致伸缩-压电混合激励Janus换能器结构特征参量与纵振频率之间的关系

为了拓宽Janus换能器的工作频带,使用超磁致伸缩材料Terfenol-D与PZT压电陶瓷作为混合激励元件驱动Janus换能器,研究了其结构特征参量与纵振频率之间的关系.首先归纳了磁致伸缩-压电混合激励Janus换能器的12个结构特征参量.随后通过模态分析,证明换能器具有两种纵振动模态.最终经过有限元仿真计算,总结分析...     

磁芯记忆元件

记忆元件也叫存储元件,是电子数字计算机的主要部件之一——存储器——的基本元件。记忆元件有不少种,就其中利用磁性的一类来说,本文只将叙述具有矩形磁滞回线的记忆磁芯,因为它们还在发展中,所牵涉到的磁性的物理本质问题较多。其它如磁带、磁鼓、以及磁致伸缩延迟线等,因不牵涉什么新的物理问题,并且不用作快速电子计算机的内部存储,将略而不谈。     

磁致伸缩棒力矩激励器动态特性的研究

介绍了一种能通过直接记录激振力来获得激振力矩的磁致伸缩棒力矩激励器的原理及其动态特性的理论分析和实验测试．首先建立了这种磁致伸缩棒力矩激励器动态特性的力学模型和相应的微分方程，推导了输出激励力矩的数学表达式，然后分析了影响磁致伸缩律力矩激励器输出力矩的各种因素，从而为改进这种磁致伸缩棒力矩激励器的结构设计提供了理论依据．之后，对一个磁致伸缩棒力矩激励器原型的输出激振力、输出激振力矩的纯度和频率特性及其互易关系进行了实际测试，其测试结果与理论分析非常吻合。最后还对影响测量背景噪声的因素进行了讨论．     

无铅陶瓷中的电致伸缩效应

电致伸缩是一个二次方效应,应变正比于极化强度的平方,比例系数称为电致伸缩系数[Qij].一般固体电介质都能产生电致伸缩效应.对立方晶系的材料来说,电致伸缩系数张量为 当外加电场沿方向1时,E2=E3=0,纵向应变为通过测量材料的应变与外加电压的关系Xi～Vi,和极化强度与外电场的关系P1～Ei,就可以求得电致伸缩系数 电致伸缩效应在天文学、光学通信、激光调制等方面有着广泛的应用.与压电效应相比,它具有重复性好,不需极化,无老化问题等优点.电致伸缩是一个二次方效应,一般较小,不易观察到.已经发现,在具有扩散相转变特征的铁电固溶体中,当…     

基于最大长度序列的绝对位移精密检测方法

为了检测精密机构的微小位移,根据位移编码与机器视觉技术,提出一种基于最大长度序列（Maximum Length Sequence—MLS）的绝对位移检测方法。该方法设计了基于MLS的绝对位移检测的视觉靶标方案,采用基于灰度叠加及二值化方法进行图像处理和靶标绝对位置识别;研究了基于拟合相位的精密定位方法,实现一维绝对位移的精密检测,并进行实验验证。实验结果表明,该方法可有效实现一维绝对位移检测,定位精度在±2μm范围内,具有良好的重复性和鲁棒性,且无须视觉标定。     

载波电桥法测磁致伸缩系数

载波电桥法测磁致伸缩系数汪逸新，闫专怀（常熟高等专科学校２１５５００）（泰安师范专科学校２７１０００）引言铁磁质的磁畴在外磁场作用下会定向排列，从而引起介质中晶格间距的改变，致使铁磁体发生长度和体积的变化，这种现象称为磁致伸缩．磁致伸缩技术用于机械振...     

共轭涡旋光干涉精密位移测量方法与系统

为实现高精度大量程精密位移测量，提出了一种基于涡旋光共轭干涉的精密位移测量方法。通过建立位移过程中涡旋光共轭干涉图样的旋转角弧度与位移之间的数学关系，实现了对旋转角弧度的精确提取，得到了高精度的精密位移测量结果。基于该原理对测量方案进行了光学系统设计与仿真，研制了实验系统并进行了实验测试。当标准位移为20 nm时，实验测量结果的误差为25 pm，相对误差为0.13%，证明了所提亚纳米级精密位移测量方案的有效性。所提系统还可通过计量干涉图样旋转圈数进行大测量范围的精密位移测量。实验结果表明，所提方案可在30μm范围内实现精密位移测量。