超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用

超磁致伸缩材料(简称GMM)是制作低频换能器的理想功能材料。介绍了GMM的磁致伸缩机理及其本身特性;与传统磁致伸缩材料以及当前广泛应用在骨传导听觉装置上的电磁和压电材料进行了分析比较;综述了GMM在骨传导听觉装置上的应用现状;重点介绍了骨传导发音振子的设计构想,并且对超磁致伸缩式骨传导听觉装置在军事通信上的应用进行了展望。     

伺服阀用液压放大式GMA的设计及建模

针对超磁致伸缩致动器输出位移有限,无法直接驱动伺服阀阀芯运动的问题,设计了一种基于柔性活塞的新型液压式微位移放大机构:由超磁致伸缩(GMM)棒驱动大活塞变形,并通过密闭容腔内的油液在小活塞端将GMM棒的输出位移放大。建立了超磁致伸缩致动器及其液压式微位移放大机构的耦合模型,采用弹性小挠度理论,有限元法和液压弹簧刚度理论对放大机构进行了分析和优化,并制作了样机。仿真和实验表明,所设计的液压式微位移放大机构可将GMM棒位移放大3.2倍,所建立的耦合模型较准确,误差在10%以内。     

弓张式GMM发音振子径向磁场仿真分析

超磁致伸缩材料(GMM)发音振子是骨传导听觉装置的核心部件,该文提出了一种弓张式的GMM发音振子结构,并利用ANSYS软件对其内部磁场径向分布进行了有限元仿真和分析。结果表明,振子中间部分磁场强度和均匀性最好,弓张结构磁导率的变化对两端磁场分布的均匀性影响较大,为满足磁场强度和均匀性要求,弓张结构应优先选用镍铁合金材料。     

面向微振信号的驻极体减振俘能装置设计与建模

随着航天工程的飞速发展以及先进制造业对加工精度要求的持续提高,对低频微振信号的控制与利用越发受到关注.本文采用驻极体材料,参考动力减振器理论,开发了一种面向低频微振环境的减振俘能一体化装置,建立了驻极体减振俘能装置的机电耦合模型.为兼顾减振和俘能的双重要求,本文分析和等效了静电力对系统动力学特性的影响,并进行了参数的评估,提出了适用于驻极体减振俘能的优化方法.建立了AMEsim和Simulink的联合仿真环境,对模型和结果进行了仿真验真.建模和仿真的结果表明,本文建立的驻极体减振俘能装置的机电耦合模型可以准确描述装置的运动过程,建模与仿真的误差在5%以内.驻极体减振俘能装置对参数变化十分敏感,且副结构刚度、初始间距等对减振俘能性能的影响都明显强于副结构阻尼.经过优化,本文设计的驻极体减振俘能装置,能够兼顾减振和俘能需求,可以实现接近于理想动力减振器的减振效果,也可以在牺牲15%减振效果前提下,获得1700 V输出电压和3.1 m W俘能功率.本文建立的机电耦合模型和动态静电力解析模型,有助于理解驻极体减振俘能机构的工作原理,揭示了非线性静电力的变化过程和作用机理.     

金属橡胶材料基于微弹簧组合变形的细观本构模型

研究了金属橡胶材料细观本构模型。依据金属橡胶材料变形的主要特征,分析了微弹簧沿轴向和径向变形的规律,分别推导了应力应变关系的解析表达式,由两种微弹簧的组和变形构造了代表性体积单元-微元体。为了反映因铺层引起的工艺各向异性,本构方程中引入了一个新的材料参数铺层比例系数iβ,该参数可以较好地表征细观结构中微弹簧取向的分布状况。在大量试验的基础上,提出了确定铺层系数的实验方法,进而建立了包含金属橡胶材料细观结构信息的本构方程。理论与实验结果比较表明,本文建立的本构模型能较好的反映材料的力学行为。     

基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺

针对高压应用领域,开发了一种基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺,实现了900V高压双RESURF LDMOS与低压CMOS,BJT器件的单片集成.与传统厚外延技术相比,工艺中n型外延层的厚度减小为9μm,因此形成pn结对通隔离的扩散处理时间被极大减小,结隔离有更小的横向扩散,节约了芯片面积,并改善了工艺的兼容性.应用此单层多晶、单层金属高压BCD兼容工艺,成功研制出一种基于耦合式电平位移结构的高压半桥栅极驱动电路,电路高端浮动偏置电压为880V.     

压电促动器存在故障时柔性板的μ综合振动主动控制研究

利用柔性板的实验模型研究了一种考虑作动器驱动力故障的鲁棒控制器。首先识别出粘贴压电促动器的柔性板振动控制系统实验模型,基于此利用改变压电片对联接数量来模拟促动器驱动故障,并设计了将驱动力变化提取成正则不确定块对角阵的方法,同时将剩余模态表示成高通滤波器,再通过引入虚拟不确定,构建了考虑外扰抑制和控制增益约束的综合控制器。数值仿真验证了闭环系统理论上的鲁棒稳定性。实测试验结果显示,与一般的μ控制器相比,当闭环过程中出现压电促动器驱动故障时,初始外扰下,控制结束时振幅峰峰值降低了3V,持续随机外扰下,降噪量提高了近3dB。数值仿真验证了闭环系统理论上的鲁棒稳定性。实测试验结果显示,与一般的μ控制器相比,当闭环过程中出现压电促动器驱动故障时,初始外扰下,控制结束时振幅峰峰值降低了3V,持续随机外扰下,降噪量提高近了3dB。     

基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺

针对高压应用领域,开发了一种基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺,实现了900V高压双RESURF LDMOS与低压CMOS,BJT器件的单片集成.与传统厚外延技术相比,工艺中n型外延层的厚度减小为9μm,因此形成pn结对通隔离的扩散处理时间被极大减小,结隔离有更小的横向扩散,节约了芯片面积,并改善了工艺的兼容性.应用此单层多晶、单层金属高压BCD兼容工艺,成功研制出一种基于耦合式电平位移结构的高压半桥栅极驱动电路,电路高端浮动偏置电压为880V.     

基于DSP的超磁致伸缩致动器测控系统设计

超磁致伸缩致动器（GMA）是一种具有广阔应用前景的新型智能驱动元件。为方便GMA特性研究和控制实验的开展,设计了以DSP为核心的GMA测控系统。硬件方面,将上位机和DSP集成配置,可实现GMA的开环测试和闭环控制;软件方面,采用C++和Matlab混合编程编写上位机程序,实现上位机对测控过程的实时监控;控制策略方面,将GMA位移逆模型和单神经元PID算法写入DSP,提高GMA的控制精度。经实验表明,能够较好地完成GMA测控实验,有助于GMA的优化设计和控制策略的验证。