压电式传感器测振系统的数字化改进

介绍了压电式加速度传感器测振系统的原理与方法，分析了光线示波器记录信号的不足之处，并提出了采用单片机系统进行数字化改进的方法，给出了测量结果。分析说明，新的测试系统具有很好的可靠性。     

提高压电式传感器应用特性的方法研究

推导出压电式传感器的传递函数。给出了幅频特性和相频特性曲线,证实了改善此传感器应用特性的方法。     

桥梁动测传感器的应用研究

根据桥梁振动测试的需要,详细分析了动测传感器的一些性能参数及选择原则,选定高精度的低频压电式加速度传感器作为桥梁振动测试信号采集元件,并阐述了采集到的加速度信号的分析处理方法;通过算例,对实测的斜拉桥柔性钢索以及桥梁梁板振型等信号进行分析处理,充分验证了加速度传感器在桥梁动测中应用的可行性和可靠性.     

通过压电式传感器测量振动结构的体积位移

以简支板为例，提出一种新的压电式传感器的设计方法测量体积位移，通过在板表面布置一组相同形状的矩形PVDF薄膜作为传感器。然后通过对这组PVDF传感器的输出信号设计相应的加权系数，使加权后输出信号之和等于体积位移，研究表明这种传感器设计方法与辐射体表面上的外源励力性质（如激励力类型、频率以及位置等）无关。     

夺电式传感器与测力仪研发回顾与展望

较系统、扼要地回顾了作者20余年来在压电式感器与测力仪、压电式执行器等方面的理论研究与产品开发情况。其中对压电效应的理论研究成果，如何向灵敏度分布、石英晶体扭转效应、多种能量间的物性效应等，作了比较详细的介绍，对所研发的压电式传感器与测力仪产品作了宏观介绍。最后，对作者目前在上述领域所做的工作和对未来研究工作的想法作了简要阐述。     

一种反射式光纤传感器的受光特性分析

对研制的一种新结构光纤传感器在精加工表面上的受光特性进行了理论分析和实验结果分析。研究结果表明,光纤测头两路输出信号之比能显著地减少光源发光强度波动及被测表面粗糙度对位移测量结果的影响,从而有利于提高抗干扰能力和测量精度。这是一种性能更为优越的非接触式位移传感器。     

压电式压力传感器热冲击效应的试验研究

论述了瞬变温度对压电式压力传感器具有热冲击作用,并能改变传感器的预紧力、自振频率及灵敏度,形成瞬变温度误差。传感器的特殊膜片结构可以大大减小瞬变温度误差。通过对某2种压电式传感器的模拟热冲击效应的试验研究,阐述了热冲击对传感器的实际影响,并给出了测量数据及分析结果。     

数字式倾斜仪设计

文中叙述了一种数字式倾斜测量仪设计,该测量仪采用电位器式倾角传感器,将倾角转换成与之成正比的直流电压,此电压放大后,通过A/D转换和标度变换,显示出被测倾角的精确数字。其倾角的测量范围在-20°～ 20°,测量精度可达到±0.01°。     

压电传感器动态特性数字化补偿方法研究

从压电式传感器物理原理出发,导出了压电式传感器动态特性的物理数学方程;提出了压电式传感器动态特性补偿原理,并给出了具体的数字化动态补偿实现方法．该方法成功应用于一种新型钵状差动式压电加速度传感器,获得了很好的动态特性补偿效果．     

光纤圆度仪的研究

本文提出一种将反射式光纤微位移传感器用于圆度测量的方法。结合一参考光路,并利用微机进行数据采集和信号处理,这种传感器易受待测体材料类型和表面粗糙度的影响可被消除。     

超精密切削用刀具超声激振机构的设计

该文设计一种基于夹心式压电陶瓷结构的刀具超声激振机构,用于超声振动辅助金刚石刀具进行超精密切削。通过分析超精密切削技术需求,提出了激振机构结构设计方案,进行了解析设计和有限元仿真分析,制作出激振机构,进行了性能测试,并开展了超声振动辅助切削的可行性实验。研制的激振机构可实现频率42.0kHz、振幅峰峰值8μm的超声激振,并在超声振动辅助金刚石刀具超精密切削中表现出良好效果,切削模具钢工件端面达到表面粗糙度Ra 0.018～0.05μm。     

冲击加载对爆电换能器电输出特性的影响

为阐明自供能装置中以压电陶瓷为核心装置的动态响应特征,通过模拟自供能技术中爆电换能器冲击压电陶瓷的真实工况,揭示了冲击应力对压电陶瓷电输出特性的影响.利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)作为冲击装置,通过改变子弹的冲击速度进行冲击PZT-5压电陶瓷实验.同时利用有限元分析软件进行冲击压电陶瓷的有限元分析,将实验结果与仿真结果进行对比.结果表明:实验结果与仿真结果基本吻合,冲击速度在7～31.3 m/s时,通过改变爆电换能器的冲击速度可以改变爆电换能器的输出电压峰值,并且爆电换能器中的压电陶瓷受到的冲击应力峰值与压电陶瓷产生的电压峰值呈正相关.     

超声悬浮轴承系统振幅衰减自抗扰控制

为提高超声悬浮轴承系统轴系转速的稳定性, 设计了自抗扰控制器, 即在保证系统的核心器件压电换能器工作在谐振状态的前提下, 通过对换能器输出振幅的控制, 实现超声悬浮轴承系统稳定运行的控制目标。根据压电换能器的机电等效模型以及实验参数, 利用Matlab 7.0软件仿真环境, 搭建了Simulink仿真系统, 测试了系统的阶跃响应、 抗扰动性能。仿真实验结果表明, 与PID(Proportion Integration Differentiation)控制器相比, 该自抗扰控制器具有较好的响应速度, 而且当工况发生变化时, 能很好地控制振幅的衰减, 抗干扰能力良好。     

压电引信传感器设计与研究

研究一种高响应时间、万向触发的引信用压电传感器.通过分析武器系统使用条件和触发引信技术要求,提出了采用PZT-5型压电陶瓷的压电引信传感器设计方案,并论述了该引信传感器的工作原理及调试方法.性能实验结果表明,该压电引信传感器较好地解决了压电触发引信的万向性问题,与同类触发引信相比响应时间更快、工作更可靠.实际应用试验也证明其满足武器使用要求.     

粗糙度测量的光纤传感器特性分析

本文从理论上对光纤传感器测量表面粗糙度时的多种测量误差进行了分析,建立了一种对输出光通量的计算分析方法。在此基础上研制了一种性能较佳的准直型光纤传感器,为深孔测量和“在线测量”表面粗糙度提供了一种新型的光纤传感器。     

压电换能器导纳圆图的测定

分析了压电换能器的等效电路，通过对压电换能器导纳圆图的测定求出等效电路的各参数。     

超声液位传感器的等效电路模型及其仿真分析

将电-力-声类比方法应用到超声液位传感器的建模中,建立了超声液位传感器的等效电路模型,并借助傅里叶变换和逆变换推导了传感器的频率响应和瞬态响应关系式.对关键结构参数进行了分析,结果表明：压电元件厚度与谐振频率成反比;机械品质因数会影响超声液位传感器输出电压信号的峰-峰值和余振特性,选用机械品质因数为700左右的压电陶瓷,可以兼顾传感器输出信号峰-峰值与余振特征;通过优化工作间隙,输出电压峰-峰值提高了40%.     

管形径向复合压电陶瓷超声换能器

对一种圆管形径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性进行研究.该换能器由径向极化薄壁压电陶瓷短圆管与薄壁金属短圆管径向复合而成.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了换能器径向振动机电类比等效电路,并推导出其径向共振频率、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.实验加工了一些径向复合换能器样品,并对其径向共振频率及有效机电耦合系数进行了测试.结果表明,理论与实验测试结果相吻合.     

A thermal insulation method for a piezoelectric transducer

This study deals with the sources of signal distortion of a piezoelectric transducer heated by measured gas flow. These signal distortions originate from both unloading of preload on a piezocrystal because of expansion of a diaphragm in the test apparatus and the pyroelectric effect of a heated piezoelectric crystal. A plastic film on the diaphragm of the transducer can effectively insulate the diaphragm and the piezocrystal within transducer from heating by gas flow, eliminating the sources of distortion. A method for evaluating the thickness of the film is proposed.     

压电陶瓷换能器在超声波测距仪中的应用

文章介绍了超声波测距的原理,论述了超声波测距仪的主要部件——压电陶瓷换能器的结构设计。证实将振子设计成压电陶瓷和金属片的矩形粘合片的形式,可实现与空气声阻抗良好的匹配。并当谐振频率为36kHz时,弯曲振动模式产生的超声场呈扇形,使所发射的超声波在空气中的传播效率较高,满足了仪器对检测范围、精度和灵敏度的要求。