压电光学扫描器的驱动技术

详细分析了压电扫描器的电学特性及其对扫描特性的影响，设计出压电扫描器的驱动电路，能正常驱动压电扫描器实现大角度扫描，在低温条件下（１００Ｋ），扫描角度能达到３°以上，扫描频率为２０Ｈｚ。     

压电扫描器非线性校正的实验研究

针对扫描探针显微镜的压电扫描器提出一种非线性校正方法。利用双频激光干涉仪对压电扫描管的位移-电压曲线进行测量,设计非线性校正算法,修正控制电压以实现对压电扫描管非线性校正,将该方法应用于扫描探针显微镜。实验表明该方法能实现压电扫描器的非线性校正。     

多层压电陶瓷变压器振动模态分析与测量

介绍了多层压电陶瓷变压器振动的原理,利用有限元分析研究了多层压电陶瓷变压器的振动模态,并利用激光多普勒干涉仪测量了多层压电陶瓷变压器在不同输入电压下两种谐振状态下沿长度方向的位移振幅。实验表明：谐振频率的测量值和有限元计算结果相符;谐振状态下压电陶瓷变压器长度方向的振幅与输入电压的关系是在输入电压较小时,基本上是线性变化的,并且逐渐趋于饱和,输入端振幅略大于输出端。     

压电振子径厚耦合振动的二维等效电路研究

提出了一种轴向极化压电圆环和圆片的径厚二维耦合等效电路模型。应用这一模型分析了它们的耦合振动,比较了不同尺寸比例下耦合振动与单一模式振动的异同,发现这种方法比一维等效电路方法能在较宽尺寸范围内更准确的分析压电振子的振动问题。有限元计算和试验测量结果验证了这一模型对压电振子频率计算的准确性。     

SNOM压电扫描器非线性特征的测量与校正

扫描近场光学显微镜(SNOM)是基于非辐射场的产生和探测,能够实现超衍射极限分辨率的光学成像。但纳米精度的压电陶瓷扫描器的非线性始终是影响成像质量的关键问题。该文提出了改善SNOM系统中压电陶瓷扫描器的非线性特性的方法。在测得的压电陶瓷位移一电压关系的基础上,运用校正压电陶瓷非线性的方法,使压电陶瓷扫描器位移输出的线性度大幅度提高,相关系数从O．99提高到O．9999。实验结果表明,经过非线性校正,SNOM光学图像质量得到明显改善。     

双向压电驱动的二维快速伺服刀架

快速伺服刀架能够提供精确、快速的微纳米级运动.为了获得双向和二维运动,该文研制了一种双向压电驱动的二维快速伺服刀架.该刀架采用对称结构设计,结合柔顺放大机构和位移解耦机构,末端执行机构实现较大的输出位移,同时减小耦合位移.基于伪刚体模型,建立快速伺服刀架的静力学和动力学模型,得到机构的输出位移、输出耦合比、最大应力和固...     

新型压电微喷的研制

介绍了一种能够实现微量样品精确供给的压电微喷。该微喷利用压电陶瓷围成液体腔,通过厚度切变振动产生压力波,使液滴喷射。从理论推导、有限元模拟、实际测量三个方面研究了微喷的性能,三者得出的谐振基频基本吻合,从而验证了理论设计和有限元优化的正确性。该微喷工作稳定,施加一个驱动脉冲,只会产生一次喷射。当驱动电压为40 V时,最大喷射距离为3 cm,喷出液滴的体积小于1 nL。     

二自由度压电马达的振动分析

分析了平板式二自由度压电马达的工作原理,对压电振子的振动与运动特性的关系进行了探讨。并利用有限元计算方法对振子的振动模态进行了计算,对马达工作时振子的振动模态与结构的关系有了进一步理解和认识。     

单晶压电振子结构二维优化设计

为优化单晶压电振子结构,提高其在特定工作环境要求下的能量转化效率,建立了输出电荷量的振子形状函数的理论模型。综合考虑发电效能、工作面积、结构体积及紧凑度在实际应用中的重要度,通过对各个因子的无量纲化处理,建立了单晶压电振子的评价函数。以某特定风动能环境下的风力压电发电机为例,对压电振子进行了二维优化设计,理论计算结果表明,相比于等截面矩形悬臂梁式压电振子,优化结构的发电量提高了51.8%,工作面积及结构体积分别减小了11.75%,30.41%。与一维优化的梯形压电振子相比,综合性能也有一定提高。但利用有限元软件对优化压电振子进行振型分析发现,其固有频率相比于矩形振子有所提高,使得在较低振动频率环境中的应用受到一定限制。     

利用激光干涉技术研究压电换能器的谐振特性

介绍了压电超声换能器的基本结构及振动模态，利用先进的激光多普勒干涉仪对自制换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析，并与有限元分析的结果进行了对比，实验表明，实验测量模态结果与有限元分析结果基本相符，激光多普干涉技术是一种直观研究压电超声换能器振动的有效手段。通过有限元分析和先进测量手段的结合与对比，对换能器的设计和制作具有指导意义。     

一种基于压电薄膜逆压电效应的新型集成微镜

设计了一种采用锆钛酸铅(PZT)压电薄膜悬臂梁作为驱动机理的500μm×500μm微镜结构。该微镜主要由4个悬臂梁与1个反射镜组成,4个悬臂梁起支撑微镜的作用,即微镜主要利用微悬臂梁自由端头的小挠度来实现垂直方向的位移。提出了与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺相兼容的制作方法,利用有限元软件ANSYS7.0对压电微镜的反射镜平整度、结构机械强度、线性度、响应速度和功耗等性能进行了研究,并与数值计算结果进行了比较,结果表明此微镜达到了快速、高精度、低功耗的设计要求。     

用于扫描探针显微镜的复合型三维压电扫描器

三维压电陶瓷扫描器是扫描探针显微镜的关键部件。本文作者设计制作了一种复合型三维压电陶瓷扫描器,并对扫描器的性能进行了检测。当激励电压为±400V时其扫描范围达到13μm×13μm。其x,y方向的非线性度小于0.36％,z方向的非线性度小于0.14％。这种扫描器被用于扫描近场光学显微镜探测系统中。     

PML—FDTD法在分析平面光波导结构中的应用

将理想匹配层(PML)吸收边界条件用于平面光波导结构的时域有限差分(FDTD)法分析中，给出了平面光波导结构的PML吸收边界条件，并对平行介质带定向耦合器进行数值模拟和验证，所得结果与理论值非常一致，证明了PML吸收边界条件应用于平面光波导结构分析的有效性。本文方法可用于分析任意复杂结构的平面光波导。     

矩形板压电振子振动有限元分析

利用有限元法，对具有四个凸起的矩形板压电振子的振动状态进行了解析计算，并根据其振动特点，重新选择结构参数制作了超声矩形板马达，结果大大提高了这种马达的转速和效率等性能。     

新型风力压电发电装置设计及发电性能

为了利用压电发电装置采集自然界中的风能,并解决传统压电发电装置受外界振源限制的缺陷,设计了一种新型的风力压电发电装置。对装置中的悬臂梁压电振子进行了发电电压的理论分析及有限元验证,结果表明,压电振子发电电压的理论计算结果与ANSYS仿真结果基本吻合,两者之间的误差仅为0.54%。在此基础上,运用ANSYS有限元软件来计算该新型风力压电发电装置的发电能力,计算得到装置在振幅为1 mm、频率为20Hz的简谐力作用下,一个悬臂梁压电振子所产生的电压为30.1V。为了获得最佳的发电性能,对发电装置的结构参数进行了优化设计,研究结果表明,当悬臂梁压电振子的上表面比风车轴凸轮上凸点的最低点位置高2mm时,该装置具有最佳的发电性能,一个悬臂梁压电振子可产生约60.3V的发电电压。     

从OFC 2003看平面光波导器件的发展动向

概述了2003年OFC会议上报道的平面光波导器件，着重介绍了平面光波导器件在新材料、新工艺、新结构方面的新进展和发展方向。     

基于压电振子的振动能量捕获行为研究

压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计.该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析.研究了压电振子的各参数和质量块对其发电量、固有频率的影响规律,设计并搭建了实验台进行实验研究.实验结果验证了仿真分析的正确性,为压电振子的优化设计提供了依据.