一种道路用小型压电发电及储存装置的研究

为了收集并利用汽车通过公路时所产生的振动能量,设计了一种利用压电材料的正压电效应采集环境振动能量,把振动能转换成电能的道路用振动发电装置。为使压电材料和道路振动能巧妙结合从而吸收最大的外部能量,获得高的发电效率,进行了以下研究:分析了压电材料变形量对发电能力的影响,并设计了能找到压电材料产生最大电能的最小变形量的模型。通过实验分析压电片的联接方式对电能输出的影响,得到了以并联为主,串联为辅的混联电路模型。设计并制作了道路用压电发电装置模型,通过模拟实验测得其发电功率为0.061 2 W,电容储电功率为0.026 4 W,发电效率为14.42%,电容储电效率6.21%。     

传感器的低频特性对高冲击测试的影响研究

根据航天、航空环境中加速度的测试特点,对比分析了压电传感器和压阻传感器在高冲击环境下的测试性能。首先,通过对冲击信号进行建模,仿真分析了不同低频特性的加速度传感器对冲击信号测试的影响;然后,分析了压电、压阻类传感器的低频特性;最后,用冲击试验台验证压电传感器和压阻传感器在模拟的环境下的测试情况,得出低频特性好的传感器(压阻传感器)更适合在高冲击条件下的测量的结论。     

谐振调幅压电石英晶体分子键裂型传感仪的研制北大核心CSCD

基于谐振调幅激励压电石英晶体开发了一种分子键裂型传感仪。该传感系统通过数字信号发生器DDS 9854产生频率可调的正弦波,激励9.98 MHz的压电石英晶体,经信号放大滤波后得到谐振频率。通过数控技术调节激励电压实现谐振调幅,以增大石英晶振表面的剪切动量。当调幅到一定程度会导致分子间键断裂,通过调幅电压值测定分子键的强度,可在数分钟内得到晶体表面的结合质量和结合强度的信息。使用了谐振调幅压电石英晶体分子键裂型传感仪检测了不同粒径的氨基纳米磁珠与金电极之间的相互作用,由频率信号得到磁珠在金电极上的结合量。通过不同谐振调幅电压激励石英晶体以甩脱电极表面的磁珠,由激励电压得到不同粒径的氨基纳米磁珠与金电极间的键裂力为2±0.5 nN。本仪器的研制为传感分子间的相互作用提供了一种新技术,可快速检测鉴别键的强度。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷晶粒生长机制的研究

采用反应模板晶粒生长法(RTGG),制备了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06 BaTiO3无铅压电织构陶瓷,应用晶粒生长动力学唯象理论研究籽晶模板Bi2.5Na3.5Nb5O18对织构陶瓷中取向长条晶生长的影响规律,确定了长条晶生长动力学指数和激活能,探讨了籽晶含量对无铅压电织构陶瓷长条晶生长的作用机理。结果表明:籽晶含量在10%～30%(质量分数)时,随着其含量的增加,晶粒生长指数n约为2,变化不大,说明长条晶粒生长机制主要是界面反应机制。     

锰掺杂CBT压电陶瓷的交流阻抗谱研究

通过固相反应法制备了锰掺杂的CaBi4Ti4O15陶瓷,掺杂量x(MnCO3)从0到3.0%。添加锰以后,材料的直流电阻率先升高,再降低。通过交流阻抗谱分析,得到了各组分晶粒、晶界对电导的贡献。发现在少量掺杂时,锰原子同时进入晶粒及晶界,并改善高温下的导电性能。掺杂量为1.0%时,直流电阻率最大。但当x(MnCO3)大于3.0%时,锰原子开始富集于晶界,使材料性能恶化。     

一种压电陶瓷水听器极性专用检测设备的设计

作为水声检测领域的关键传感器,水听器有着广泛的应用。在生产过程中,水听器容易出现极性不易辨别的情况。极性反接将影响后续波束形成、时频分析等一系列算法,导致直接的运算结果偏离甚至错误。对此,提出一种简单易用的水听器极性检测方法。基于此方法,设计一款水听器极性专用检测设备。经测试,该设备使用便捷、快速,结果简单、可靠,能够较大地提高生产便利性。     

光折变Bi12TiO20晶体中的波耦合性质

研究了光折变Bi12TiO20(TBO)晶体中的二波耦合矢量特性.对扩散记录全息求得信号光能量增益和偏振态改变的分析解,研究它们在3种制备可得的晶体切割面上随入射抽运光和信号光(不同)偏振方向、光栅取向以及晶体厚度的变化关系,并给出在任意光栅取向的取值范围.分析了信号光能量增益和偏振态改变量分别达到最大值时各向同性和各向异性耦合的作用,并研究旋光、压电及弹光效应在3种晶体切割面上对矢量波耦合的影响.     

铌酸钾钠基1-3型压电复合物的制备及其性能研究

采用传统固相法制备了在1 130℃下烧结而成的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃(KNLNTS)无铅压电陶瓷。陶瓷致密度和电学性能较好,致密度达到98%,室温压电常数为308.7 pC/N,厚度振动机电耦合系数可达0.5,1 kHz时介电损耗为0.043。以上述KNLNTS基粉体为原料,利用切割填充法制备1-3型压电复合材料并研究了厚度对复合材料的性能影响。结果表明,复合材料的压电常数、厚度振动机电耦合系数均随厚度的增加而增加,介电损耗随厚度的增加而减少,而相对介电常数基本保持不变。     

基于压电双晶片的气动高速开关阀研究

基于智能材料驱动的高速开关阀具有比电磁高速开关阀更好的动静态特性。针对传统悬臂梁结构压电双晶片输出力较小的缺点,该文研究了一种基于压电双晶片的气动高速开关阀,提出了一种简支梁结构固定方式。借助COMSOL对压电元件流固耦合问题进行分析,优化了阀的关键结构参数,并对样机进行了实验研究。实验结果表明,阀的工作频宽达到280 Hz,在压差0.3 MPa的条件下,最大流量为30.7 L/min。     

基于模态局部化的可调式压电驱动谐振质量传感器的设计

该文提出了一种基于模态局部化现象来检测外部质量扰动的可调式压电驱动谐振质量传感器,质量传感器的检测结构由两个不同长度的悬臂梁通过机械耦合梁连接。首先利用哈密顿原理对压电驱动下的非对称谐振元件进行理论建模,采用伽辽金方法求解,得到前两阶模态下的振动特性;理论求解所得固有频率与COMSOL仿真分析、实验数据基本一致。实验研究表明,无调谐质量的谐振器检测范围为2～10 mg,添加调谐质量后的谐振器检测范围提高至1～13 mg,质量检测的分辨率也得到优化。此外,对传感器的结构进行非线性分析研究发现,超谐振动下的谐振器检测灵敏度提升了80%,这为非线性谐振传感器的设计提供了基础。