PB-1型窄脉冲压电薄膜可逆式换能器

本文著者研制成PB-1型PVDF可逆式压电换能器。它的通频带较宽,中心频率500—900KHz,通带Q值1.5,发送电压响应[级]148.9dB(re:1μPa/V),灵敏度-210dB(re:1V/μPa)。在水中声脉冲持续时间7—10μs,并有足够的声功率输出,电声效率约10％。 本文介绍了该换能器的结构、理论分析、测量结果及应用效果。证明了理论与实验的一致性。可供电声、水声、超声等其它PVDF传感器设计时参考。     

新的压电薄膜——Ta2O5

据报道,日本Yasuhiko Nakagawa和Yasuo Gomi用磁控反应直流二极管溅射法将Ta_2O_5,沉积在石英基片上,得到了单晶薄膜,并且首次观察到了这种薄膜的压电现象.用叉指换能器在Ta_2O_5薄膜上成功地激发了声表面波.在Ta_2O_5/熔石英基片上,当薄膜厚度h在hk(=2πh/λ)=1.0时,其机电耦合系数k~2=0.5％,它可与熔石英基片上ZnO薄膜的机电耦合系数相比拟. 利用Ta_2O_5单晶的X射线衍射数据,推断出Ta_2O_5     

An investigation on optical microfiber reflector with low reflectance

The backscattering characteristics of optical microfiber(OM) are experimentally studied by controlling heating temperature and cooling method during the OM fabrication process.OM samples with various reflectances from 0.1% to 1% are achieved.An OM with waist length of 5 mm,waist diameter of 1 μm,and approximately 0.5% reflectance is used as the end reflector of a fiber Fabry-Perol(F-P) interferometer.A piezoelectric ceramic transducer(PZT) fiber phase modulator is used to test the sensing performance of the fiber F-P interferometer.Experimental results verify that the OM with low reflectance can be used as a reflector in the F-P interferometer.     

Broadband energy harvesting via magnetic coupling between two movable magnets

Harvesting energy from ambient mechanical vibrations by the piezoelectric effect has been proposed for powering microelectromechanical systems and replacing batteries that have a finite life span. A conventional piezoelectric energy harvester （PEH） is usually designed as a linear resonator, and suffers from a narrow operating bandwidth. To achieve broadband energy harvesting, in this paper we introduce a concept and describe the realization of a novel nonlinear PEH. The proposed PEH consists of a primary piezoelectric cantilever beam coupled to an auxiliary piezoelectric cantilever beam through two movable magnets. For predicting the nonlinear response from the proposed PEH, lumped parameter models are established for the two beams. Both simulation and experiment reveal that for the primary beam, the introduction of magnetic coupling can expand the operating bandwidth as well as improve the output voltage. For the auxiliary beam, the magnitude of the output voltage is slightly reduced, but additional output is observed at off-resonance frequencies. Therefore, broadband energy harvesting can be obtained from both the primary beam and the auxiliary beam.     

基于蚁群算法的车身振动主动控制研究

针对乘用车车身结构振动抑制问题,采用基于蚁群算法的参数自适应PID控制器,以压电元件为测量和控制元件,进行了振动主动控制仿真和实验研究;首先对白车身结构进行实验模态分析,确定了压电元件的布片位置并确定压电控制的传递关系,然后设计基于蚁群算法的PID参数自适应控制器,制定了控制方案,进行了模拟仿真分析,最后搭建试验平台,以某国产乘用车白车身为被控结构,进行了车身振动主动控制实验;系统仿真和实验结果表明,施加控制时车身的振动幅值较未施加控制时大幅减小,在振动幅值较大的低频区域,其振动幅值明显降低;从而验证了应用基于蚁群算法的参数自适应PID控制技术,不仅可以有效降低车身的振动幅度,而且对传统控制方法控制效果不佳的振动低频区域,控制效果明显。     

可穿戴式无线脉搏监测系统前端设计

针对中老年人慢性心血管疾病在预防和救助中存在的问题,结合PVDF压电薄膜传感器、GPS、GPRS技术和MSP430单片机,设计了一种低功耗可穿戴式远程脉搏监测系统;介绍了系统的结构功能、硬件设计以及无线通信方式,并针对脉搏信号的实际特征与干扰情况,综合考虑系统对功耗和体积的要求,提出了相应的硬件解决方案;实验结果表明,该监测系统抗干扰能力强,能够准确地获取完整的脉搏波形,具有较好的应用前景。     

车身顶棚振动独立模态控制研究

针对乘用车结构振动和噪声问题,对嵌入压电传感器和致动器的汽车顶棚进行了振动主动控制研究;对压电平板进行数学建模,通过有限元分析某国产乘用车车身顶棚模态振型,合理选择传感器和致动器增益,作为最小化振动响应这一目标函数的参数;控制器的设计应用了独立模态空间控制法,将压电传感器和致动器及独立模态空间控制法(IMSC)组成的控制系统应用于汽车顶棚振动主动控制,实验结果表明,即使当控制回路被电磁噪声干扰时,控制前后系统的振级相差可达到30%左右,取得了有效的振动抑制效果。     

极化电压对聚丙烯压电驻极体膜压电性能的影响

压电驻极体是具有压电效应的微孔结构空间电荷驻极体材料,其压电性能与材料的微结构和空间电荷密切相关.本文首先利用压缩气体膨化工艺对聚丙烯(PP)的微结构进行改性,然后利用接触极化方法,研究了极化电压与PP膜空间电荷密度之间的关系,及其对压电性能的影响.结果表明对于极化前厚度为100μm的PP膜,其内部建立有序空间电荷分布的阈值极化电压为2 kV;一旦有序空间电荷建立起来,PP膜即具有压电效应.随着极化电压的提高,PP膜的空间电荷密度逐步增大,压电效应显著增强.当峰值电压为8 kV时,PP膜电极上的电荷密度、准静态压电系数和品质因数FOMv(d33·g33)分别为0.56 mC/m2,379 pC/N和8.6(GPa)-1.PP压电驻极体膜的FOMv比聚偏氟乙烯(PVDF)铁电聚合物膜高2个量级以上,且声阻抗非常低(～0.025 MRayl),因此该压电膜在超声波发射-接收系统或脉冲-回波系统中具有明显的优势.     

非线性磁式压电振动能量采集系统建模与分析

为便于评价、优化磁式压电振动能量采集系统的性能,系统研究了该类系统的建模与分析方法,建立了非线性的分布参数模型用于描述系统的非线性动力学行为,并采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解.随后利用仿真模型分析了磁铁间距、加速度幅值、负载阻抗对输出功率的影响,比较了不同激励频率和加速度幅值下的最优阻抗.结果表明:双稳态特性适用于低强度的振动环境,且愈接近临界区域,输出功率愈高,而单稳态渐硬特性适用于高强度振动环境,其最优间距并不靠近临界区域;阱间大幅运动和阱内小幅运动均存在高低能量态共存的现象,愈接近临界区域,现象愈明显;激振频率是影响最优负载阻抗的决定性因素.