含金属芯压电纤维对Lamb波传感实验研究

含金属芯压电纤维(MPF)是一种新型的压电功能元件,该文将其应用于超声Lamb波的传感.该文简述了其传感特性、研究现状,建立了一套基于MPF的兰姆(Lamb)波主动监测系统,实验研究并分析了MPF对Lamb波的传感特性.实验结果表明,MPF作为Lamb波传感器是可行的,且其对Lamb波的传感具有很强的方向性,随着Lamb波传播方向与MPF轴向夹角的增大,信号的峰值单调递减.当激励信号频率为160 kHz时,沿MPF轴向激励时信号幅值约为垂直于MPF轴向时的5倍.     

智能机械臂的压电半主动振动控制

以在半主动控制领域具有良好应用前景的压电元件为基础,在受控机械臂上粘贴压电陶瓷(PZT)片,运用基于压电分流阻尼的振动被动控制和基于同步开关阻尼(SSD)技术的半主动控制理论,消耗机械臂振动的机械能,减小结构振动的位移幅度,从而达到振动控制的目的.     

弹性波在受拉钢绞线中传播的耦合与衰减

基于超声波的无损检测方法在钢绞线健康监测检中得到了越来越多的关注。目前大多数研究将钢绞线视为整体来研究弹性波在其中的传播特性,而很少研究弹性波在钢丝绞线间的传递及相互耦合。该文从单根钢丝的角度出发,分别通过仿真和实验的方法,在外围单根钢丝线中激励弹性波,测量其余钢丝线中的响应,分析弹性波在钢丝线间的传递关系。仿真和实验结果表明,在受拉钢绞线中,弹性波从激励钢丝线到其余钢丝线的传递率相同,与几何位置无关。随后改变信号接收位置,得到了弹性波随传播距离呈指数衰减的规律。     

基于ARM的多通道电荷放大器的设计与测试

针对基于压电传感器的结构健康监测系统特别设计了一16通道的程控电荷放大器板卡,由嵌入式微控制芯片STM32F407IGT6进行板卡的功能和状态控制。程控电荷放大器板卡包含驱动传感选择模块、电荷转换模块、无源滤波模块、二级放大兼微调模块、带通滤波模块及USB传输模块等,满足研制的电荷放大器具备的各项功能,同时具有体积小及集成度高等优点。板卡与上位机直接通过USB串口进行通信,上位机用户界面基于LabVIEW软件进行开发。     

声学黑洞结构应用中的力学问题

声学黑洞(acoustic black hole,ABH)效应是利用薄壁结构几何参数或者材料特性参数的梯度变化,使波在结构中的传播速度逐渐减小,理想情况下波速减小至零从而不发生反射的现象.实现声学黑洞效应的主要方法是将薄板结构的厚度按照一定规律裁剪,利用声学黑洞可以将结构中传播的波动能量聚集在特定的位置.声学黑洞对波的聚集具有宽频高效、实现方法简单灵活等特点,在薄壁结构的减振降噪、能量回收等应用中具有明显的优势.本文介绍声学黑洞效应的基本原理、相关力学问题的研究进展和有待进一步探究的问题,包括声学黑洞结构的建模与分析方法、实验研究方法及进展、声学黑洞结构中波的传播与操控,以及声学黑洞在工程应用中的相关问题.     

基于数值模拟的有限翼展吹气控制研究

以大攻角下增加升力、减小阻力为目的,采用计算流体力学方法,针对在有限展长的三维机翼模型上进行的局部开口吹气控制进行了数值研究。利用结构网格及相应的非定常流计算方法对吹气流动控制进行了数值仿真,分析了吹气动量系数、吹气位置等参数(重点研究吹气口展向位置)对气动特性的影响。研究表明:应用吹气技术可获得较好的气动特性,且能延迟边界层的分离;当吹气动量系数为0.000216且吹气口位于0.2c～0.205c时,二维模型升力系数增加8.2%,阻力系数减小17.2%;当开口长度是有限三维模型翼展的1/5、吹气动量系数为0.003,并在z为2.1～2.4m处引入吹气控制时,三维模型的升力系数增加22.6%,升阻比增加9.5%;对于本文的三维有限翼展机翼模型,当吹气口位于z为2.1～2.4m时可以获得最好的控制效果。     

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。     

基于反激变压器的压电振动能量双向操控技术

压电材料因其具有良好的机电耦合特性, 在振动能量俘获和结构振动控制领域有着良好的应用前景. 基于同步开关和电感的压电元件接口控制电路, 可以通过振荡电路工作原理调节压电元件的电压幅值和相位, 优化压电振动系统的机电能量转化. 优化型同步电荷提取技术即基于上述接口控制电路实现了压电振动能到电能的高效转换. 本文提出了一种衍生于优化型同步电荷提取电路的压电阻尼半主动控制电路, 借鉴反激变压器的原、副边能量转换特性, 实现了压电振动控制系统从电能到机械能的能量操控, 进而达到结构振动抑制的效果. 至此, 结合了压电电荷能提取与压电阻尼半主动控制技术的新电路, 以反激变压器为核心实现了压电振动能量的双向操纵. 论文首先介绍了相应的控制电路及工作原理, 推导了新型同步开关阻尼技术下的结构的振动阻尼比模型, 搭建了压电悬臂梁振动控制实验平台, 最终通过实验验证了理论模型, 并使用更简单的控制方法解决了振动控制系统的稳定性问题.      

水热辅助聚合物前驱体法制备铌酸钾钠薄膜

以自制氢氧化铌、化学试剂碳酸钾、碳酸钠为原料,柠檬酸(CA)为螯合剂,乙二醇(EG)为酯化剂,采用水热辅助聚合物前驱体法在SiO2/Si基板上制备了铌酸钾钠(KNN)薄膜.研究了CA和EG用量对溶胶性能的影响,衬底和退火温度对薄膜的影响.结果表明,当n(CA):n(金属离子)=3:1,n(CA):n(EG)=1:2时,可获得稳定性好的溶胶.以水热处理过的Si片为基板得到的薄膜结晶性和致密性都有了很大的改善;随着退火温度的升高,薄膜的结晶性越来越好,所得薄膜粒径均匀,无裂纹,有定向生长的趋势.