一种新型Cymbal换能器的研究

提出并研究了一种新型的Cymbal换能器.与传统的Cymbal换能器相比,该换能器中的压电陶瓷圆盘由一个金属圆环和压电陶瓷圆盘的径向组合体所代替.论文首先探讨了压电陶瓷圆盘和金属圆环组合体的径向振动,用解析方法得出了其径向振动的机电等效电路.在此基础上,得出了新型Cymbal换能器的机电等效电路,并得出了其共振及反共振...     

孔隙率及晶粒尺寸对多孔PZT陶瓷介电和压电性能的影响及机理研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT)陶瓷，并研究了孔隙率和晶粒尺寸对多孔PZT陶瓷介电和压电性能的影响及机理.研究表明：孔隙率的增加降低了多孔PZT陶瓷的介电常数，提高了静水压优值，并证明在一定条件下孔隙率与介电常数关系可由Okazaki经验公式及Banno模型预测；晶粒尺寸增加，多孔PZT陶瓷的介电常数、压电系数和优值增加，并可用Okazaki空间电荷理论解释晶粒尺寸对试样介电和压电性能的影响.对于添加重量百分数为10%造孔剂的多孔PZT陶瓷，当烧结温度为1300℃时，孔隙率为34%，d关键词： 多孔PZT陶瓷 静水压优值 压电性能 介电性能     

费密液体和自旋液体的混合体——一种描述高温超导体中电子状态的理论模式

 本篇系特约稿,由著名超导专家赵忠贤教授审阅,特表谢意.作者熊诗杰,46岁,南京大学物理系研究员.1968年毕业于北京大学,1983年获得南京大学博士学位,1988-1990年先后在英国剑桥大学超导研究中心、美国休斯敦大学德克萨斯超导中心进行访问研究.1991年被国务院学位委员会及国家教委授于“有突出贡献的中国博士”荣誉称号,还被美、英等国名人中心收入三个国际名人录.已在国内外有影响学术刊物发表论文70余篇.     

径向复合压电陶瓷超声换能器的径向振动特性研究

对径向复合压电陶瓷超声换能器的径向振动特性进行了分析。该换能器由一个厚度极化的压电陶瓷实心圆盘和一个金属圆环在半径方向复合而成。论文首先研究了压电陶瓷圆盘及金属圆环的径向振动,推出了其径向振动的机电等效电路。在此基础上,利用换能器的径向边界条件,得出了径向复合压电陶瓷换能器的机电等效电路及其共振频率方程。探讨了换能器的共振频率和有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的依赖关系。设计并实际制作了一些径向复合超声换能器,对其径向共振及反共振频率进行了测试,并利用有限元法进行了数值模拟。研究表明,利用文中理论得出的换能器的共振频率与实测值及数值模拟结果基本符合。     

传感器驱动电压对声学温度计中声速测量的影响

声学温度计通过声速的精密测量得到热力学温度,是目前测量热力学温度不确定度最小的方法之一。压电陶瓷传感器结合端盖薄膜结构的声学传感器和传统麦克风传感器相比能够显著提高圆柱共鸣腔的共振频率测量信噪比。在圆柱共鸣腔中,纯轴向声学模式共振峰的幅值和信噪比随着压电陶瓷传感器驱动电压的增加而增加。压电陶瓷传感器驱动电压的变化对共振峰的频率和半宽影响较小,不会引起额外频率扰动。共振频率的随机偏差在气体压力低于150 kPa时随压电陶瓷传感器驱动电压升高逐渐减小;在气体压力高于150 kPa时驱动电压的影响不明显。该研究对于提高采用圆柱定程干涉法声学温度计测量热力学温度的精度具有重要的意义。     

径向极化压电陶瓷长圆管复合超声换能器的径向振动

提出了一种圆管式径向复合压电陶瓷换能器,并对其径向振动特性进行了分析。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆管以及金属外圆管组成。利用解析法得出了金属圆管以及具有任意壁厚的径向极化压电陶瓷圆管径向振动的机电等效电路。基于金属圆管与压电圆管的机械边界条件,得出了换能器的六端机电等效电路。在此基础上得出了换能器共振及反共振频率方程的解析表达式,给出了换能器的共振及反共振频率与其几何尺寸之间的依赖关系。利用数值方法对换能器的径向振动特性进行了模拟及仿真,并与解析结果进行了比较。最后,设计并加工了一些径向复合管式压电陶瓷换能器,利用精密阻抗分析仪对其共振及反共振频率进行了实验测试。研究结果表明,利用解析理论得出的换能器共振及反共振频率与数值模拟结果以及实验测试结果符合很好。      

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的高压电活性研究进展

以Pb(Zr_(1–x)Ti)x)O)3(PZT)为代表的铅基压电陶瓷因为具有良好的压电性能和机电耦合性能已被广泛应用于科技、工业、军事以及日常生活中.但是, PZT基陶瓷中Pb的含量超过了60%(质量比),在生产、使用及废弃处理过程中都会给人类生态环境造成严重损害.因此,发展无铅压电陶瓷已成为世界压电陶瓷研究的热点之一.铌酸钾钠(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3 (KNN)无铅压电陶瓷因为具有较为优异的压电性能以及较高的居里温度,被认为是最可能取代铅基压电陶瓷的材料体系之一.经过研究者们的努力工作,改性后的KNN基无铅压电陶瓷压电性能已经接近或超过了某些铅基压电陶瓷的性能.本文综合介绍了具有高压电活性的KNN基无铅压电陶瓷国内外的研究进展,重点阐述了高性能铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备工艺及相关理论基础的研究进展,并就今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研究发展的方向及前景提出建议.     

内窥式二维光纤扫描探头及其驱动方法

基于压电换能器技术设计了一种应用于光学相干层析成像的新型内窥式二维光纤扫描探头,即利用两片压电陶瓷片和一片薄导电基片驱动光纤探头.该探头利用光纤悬臂的共振特性,通过对压电陶瓷施加等于光纤共振频率的混频信号,能同时激发光纤悬臂两正交方向上的振动,可以实现光纤悬臂的二维扫描.建立了理论模型并进行了有限元仿真分析,最后搭建了...     

用光纤光栅传感器研究压电陶瓷的特性

提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压-位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟滞特性不能造成影响且压电陶瓷的蠕变特性与电压方向无关.     

用光纤光栅传感器研究压电陶瓷的特性

提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压-位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟...     

多孔钛酸钡陶瓷制备及其增强的压电灵敏性

在压电陶瓷中增加孔洞数量,可以有效改善陶瓷的静水压优值,提高其压电灵敏性.考虑到铅基压电陶瓷对环境和人体的危害,本文以糊精为造孔剂,采用传统固相烧结法制备无铅钛酸钡(BaTiO_3)多孔压电陶瓷.研究烧结温度(1250,1280,1300℃)和糊精含量(5%,10%,15%)对BaTiO_3陶瓷晶体结构、孔隙率以及孔形貌特征的影响,探索孔隙率与BaTiO_3陶瓷介电、压电、声阻抗以及静水压优值等性能之间的相关性.结果表明:所有多孔陶瓷表现出三维贯通的开气孔,尺寸约为1—7μm.烧结温度强烈影响BaTiO_3陶瓷的孔隙率,加入10%低沸点的糊精时,1250℃和1280℃烧结均获得孔隙率高达58%的多孔BaTiO_3陶瓷;然而1300℃烧结,陶瓷孔隙率急速下降到13%.1250℃烧结10%糊精含量的陶瓷表现出高的静水压优值(约8376×10~/(-15)Pa~(-1))和低的声阻抗(约2.84MRrayls(1Rayl=10Pa·s/m)).与1250℃相比,1280℃烧结的陶瓷晶粒之间的结合力明显增强,有利于提高陶瓷的力学强度.这些优异的性能预示着多孔钛酸钡陶瓷在传感器和水听器领域有着潜在的应用前景.     

严济慈与压电效应

 严济慈先生是中国现代物理学研究的开创人之一.他在压电晶体学、光谱学、地球物理学等诸多方面进行了卓有成效的工作,取得了许多重要的研究成果.压电晶体学是严济慈早年从事的研究工作.他对石英的压电效应及其反效应作了深入的研究和测量.在科学出版社1986年出版的《严济慈科学论文集》中,共收集了他在1927-1938年间的53篇论文,其中有17篇是论述石英在电场作用下的伸缩、光学性能的改变,空心和实心石英柱被扭曲起电和振荡现象的内容.从这些论文中可以看出严济慈对压电效应研究的独创性和精确性.     

压电陶瓷薄圆环振子径向振动的机电等效电路及其分析

本文对轴向极化压电陶瓷薄圆环的径向振动进行了研究，推出了其机电等效电路，得出了振子的共振和反共振频率方程并进行了实验验证。探讨了振子的共振和反共振频率与其材料和几何尺寸之间的依赖关系。     

利用劳埃镜干涉测量压电陶瓷的压电系数

利用劳埃镜干涉测量了压电陶瓷的横向压电系数d31,将平面反射镜安装在压电陶瓷的一端,当压电陶瓷在外加横向电场的作用下产生微米量级的纵向形变时,劳埃镜干涉条纹间距将发生相应的变化,从而放大了压电陶瓷的微小形变.通过相机采集干涉条纹的位置与条纹间距的相关信息,并运用Matlab程序对其进行分析,得到压电陶瓷在不同驱动电压下对应的形变量,计算出该材料的压电系数.     

新书评介

电子陶瓷情报网编的《压电陶瓷应用》一书,于1985年8月由山东大学出版社出版.压电陶瓷是声学中广泛应用的电-声换能材料,由压电陶瓷做成的各种声学器件,是一些声学仪器、设备中的关键部件.该书从实用角度出发,对压电陶瓷在各类声学仪器中的作用、工作机理与方式等,给予了简要的说明;对一些典型的换能器,给出了设计的考虑原则、制做工艺、计算公式,并给出了具体结构的实例. 全书共分七章:第一章“在高电压发生装置中的应用”,介绍了压电陶瓷点火器、变压器、玩具遥控信号发生器、压电按扭开关等;第二章“在电声等设备上的     

瑞士恩斯特教授(R.R.Ernst)荣获1991年诺贝尔化学奖

Richard R.Ernst 教授 1933年生于瑞士Winterhur。他在苏黎世瑞士联邦高等工学院(ETH)化学系毕业后,于1958—1962年在母校物理化学教研室师从Hans Primas教授,攻读博士学位。从1963年到1968年,他在美国加州Varian Asc.公司工作,其间他开发了付氏变换核磁共振(NMR)方法。1968年起,他一直领导ETH—研究组,从事NMR和顺磁共振(ESR)的方法研究,他担任过讲师、助教授、副教授。1976年任教授至今。他曾获1969年Ruzicka奖、1983年国际医学磁共振学会金奖、1985年瑞士洛     

采用DDS的近场扫描光学显微镜探针-样品的纳米距离检测

近场扫描光学显微术中, 近场距离的检测和控制是需要解决的核心技术之一. 本文研究了基于DDS驱动的压电传感器, 在一个压电陶瓷片上, 电极被分成相同的两部分, 分别用于振动驱动和振幅检测. 近场扫描的光纤探针固定于此压电陶瓷片上. 振动驱动信号采用DDS, 在样品的远场时, 可以通过频率扫描得到误差在0.006 Hz以内的压电陶瓷片谐振频率驱动信号, 而当光纤探针处于样品的近场距离之内时, 压电陶瓷片的谐振频率偏离驱动信号频率, 振幅明显减小, 从而检测出近场距离. 高精度振动驱动源DDS和高灵敏度压电传感器的采用提高了检测灵敏度和工作稳定性.     

压电陶瓷压电特性的激光调制法测量研究

介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法.采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声.与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点.利用该方法对压电陶瓷压电特性进行了测量,讨论了激励电压信号的频率、幅度对压电陶瓷压电常数d₃₁的影响,并对其压电迟滞曲线进行了测量.     

随机激励下双稳态压电俘能系统的相干共振及实验验证

随着压电晶体材料的迅速发展, 基于压电效应的能量采集系统是俘获环境中的宽带随机振动能量的一种有效途径. 研究了有限宽带随机激励作用下, 磁斥力双稳态压电俘能系统的相干共振俘能机理, 并进行了实验验证. 运用Euler-Maruyama方法求解了随机非线性压电振动耦合方程, 比较分析了相干共振发生前后系统的动力学特性和俘能效率, 然后基于Kramers逃逸速率解释了相干共振. 最后的随机振动实验结果验证了双稳态压电俘能系统的相干共振俘能机理. 并且观察到: 当相干共振发生时, 系统会在两个势能阱之间剧烈运动, 此时宽带随机振动能量会被转化为大幅值窄带低频振动响应, 从而极大地提高了宽带随机振动能量的俘获效率.     

内窥式二维光纤扫描探头及其驱动方法

基于压电换能器技术设计了一种应用于光学相干层析成像的新型内窥式二维光纤扫描探头,即利用两片压电陶瓷片和一片薄导电基片驱动光纤探头.该探头利用光纤悬臂的共振特性,通过对压电陶瓷施加等于光纤共振频率的混频信号,能同时激发光纤悬臂两正交方向上的振动,可以实现光纤悬臂的二维扫描.建立了理论模型并进行了有限元仿真分析,最后搭建了实验系统,验证并获得了扫描图样.实验结果实现了光纤悬臂的二维扫描,扫描范围达到(500×500)μm,调节驱动信号振幅幅值可以调节扫描范围.实验结果与理论分析和仿真相吻合,验证了方案的可行性.