表面效应对压电纳米梁弯曲行为的影响

基于Euler-Bernouli模型,分析了表面效应对压电纳米梁弯曲行为的影响。基于表面弹性理论和"核壳"模型,采用表面能模型引入表面效应的影响。通过最小势能原理建立起包含表面效应及压电效应的压电纳米梁弯曲行为的控制方程和边界条件。讨论了表面效应对氧化锌悬臂梁结构的压电纳米梁弯曲变形及其产生的感应电荷的影响。结果表明,表面效应使得压电纳米梁的弯曲变形变小,感应电荷量减少。这些结论对设计、校正和测量压电纳米梁及其为基础的纳米器件具有重要的指导意义。     

高灵敏度Si基纤毛式MEMS湍流传感器

为了满足湍流探测高灵敏度、高分辨率的要求,提出了一种新型纤毛微电子机械系统(MEMS)湍流传感器。基于MEMS技术制作了硅十字梁敏感受力结构,通过橡胶探头的受力振动传递水中的湍流信号,凭借传感器头部的导流罩来保证传感器的高分辨率探测。对MEMS湍流传感器进行理论和仿真分析,其一阶共振频率达到481.04 Hz。经过海洋环境模拟机测试实验,结果显示其在50 MPa压力下保持了完好的结构和良好的性能,验证了其水下的可靠性。在湍流实验平台进行测试,通过比较标定法得出其灵敏度为1.92×10^-4 V·m·s^2/kg,满足海洋湍流测试要求。     

柔性梁振动控制系统设计

采用压电自感知执行器作为传感器和执行器,对柔性悬臂梁的振动情况进行研究,建立柔性悬臂梁系统的动力学方程,通过模态分析压电结构对柔性悬臂梁振动主动控制的原则和方法。利用最优控制理论得到对振动进行计算得到的最优控制信号来抑制悬臂梁的振动,完成对振动进行控制的目的。     

基于ZigBee的可自充电式无线温度传感监测系统

考虑到传统温度监测系统能耗高、成本高、体积大、线路复杂等问题,设计一种基于ZigBee的无线温度监测系统。该系统在正常情况下由锂电池直接供电,在振动环境中通过压电微能源收集环境振动机械能转化为电能给锂电池充电。利用低功耗芯片CC2530和外围器件搭建硬件电路,使用IAR Embedded Workbench软件并借助TI公司的Z-Stack编译软件,通过Lab VIEW软件进行上位机的设计,借助小体积倒F天线(IFA)进行温度数据收发。经测试,该系统在空旷区域传输距离80 m,能实时通过上位机读取需要监测区域的温度,具有一定的可靠性。     

射频板条CO2激光器整形光路自适应调节研究

为了解决射频板条CO2激光器因安装或腔镜热畸变造成的光路偏移问题,采用外光路偏移补偿的方法对其进行校正。研究了基于压电陶瓷的偏移补偿装置,设计了压电陶瓷驱动电路,并分析了控制精度和自适应控制方法。结果表明,通过偏移补偿装置,激光输出功率在任何占空比下均可达到或超过标准参考功率值,并通过对比有无自适应调节,激光输出功率最大相差100W,且可保持激光输出功率在2h运行中波动小于2%。此项研究可保证激光器高效运行,提高激光器的输出功率和模式的稳定性,具有较大的实用价值。     

BiFeO_3改性BPCTZ低铅陶瓷介电和压电性能

采用固相合成法制备了(1-x)(Ba0.89Pb0.1Ca0.01)(Ti0.99Zr0.01)O3-xBiFeO3(BPCTZ-BF,0≤x≤0.01)压电陶瓷,研究了BiFeO3对BPCTZ陶瓷晶体结构,介电和压电性能的影响。XRD结果表明Bi3+和Fe3+均进入BPCTZ晶格中,形成了具有纯钙钛矿结构的固溶体。随着BiFeO3含量的增加,居里温度(tC)向高温方向移动,当BiFeO3含量为x=0.004时,陶瓷样品的居里温度达到最大值178℃。在x=0.002时,该体系陶瓷具有最佳的压电性能:压电常数d33=144 pC/N,平面机电耦合系数k P=0.242,机械品质因数Qm=184。     

基于垂直驱动的压电振动送料器结构设计分析与试验研究

振动送料器是自动加工和装配系统中的一种供料装置,由于其整列定向性能优良,供料效率高,通用性好,因而广泛应用于装配、加工、包装等各种自动上料工序。为了实现对轻、薄、小产品的平稳输送,笔者分析了基于系统共振方法的新型垂直驱动压电振动送料器,介绍了该种双晶片驱动式振动送料器的工作原理,建立了动力学模型,获得了系统固有频率表达式,通过样机制作和实验测试得到了系统固有频率以及振幅与输送速度的关系。     

宽频压电振动发电机阵列特性分析与实验

利用压电振动发电机可实现环境振动能量到电能的转化,压电振动发电机阵列可实现较宽频带的振动能量收集,压电振动发电机的特性研究通常采用机械分析方法,该文采用电路分析方法针对压电振动发电机阵列的串、并联方式进行了特性分析,利用电子电路仿真软件PSPICE对串、并联不同连接方式下压电发电机阵列的内阻及负载电压与负载功率进行了比较分析,最后设计了一台压电发电机阵列并进行了实验分析,验证了特性分析的正确性。     

铌酸镓镧压电晶体生长及性能研究

该文报道了La3Ga5.5Nb0.5O14压电晶体的生长及其压电性能。采用提拉法成功生长了55 mm×150mm的晶体,晶体透明、无包裹体。采用LCR电桥、谐振-反谐振法测量了晶体的相对介电常数和压电应变常数,并研究了头尾之间性能差异性。测试结果表明头尾之间的差异性在3%以内,表明晶体存在良好的性能均匀性。     

V型双稳态压电发电机建模与输出特性分析

为对真实环境中宽带低频的振动能量实现有效收集,设计了一种不含磁铁的V型结构双稳态压电发电机,给出了压电发电机的机-电转换模型,并对输出特性进行了仿真分析。结果表明,初始夹角在一定范围内时,V型压电发电机发生随机共振,系统有效收集宽带低频的振动能量。该结构不含磁铁,有利于微型化和集成化。