五元系PMMSN压电陶瓷材料及其低温烧结

设计并研究了一种新型五元系压电陶瓷材料Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN).以材料的准同型相界附近的组成为研究对象,采用普通合成法、不同合成路径的先驱体法进行材料合成,通过添加低温烧结促进剂实现低温烧结,并研究其对材料性能的影响.结果表明,三组元复合先驱体法合成材料的性能最佳,1100℃烧结样品的性能参数为Qm=1916,kp=0.56,d33=326pC/N,ε33T/ε0=1349,tanδ=0.0043.添加Si O2,CdO可使材料烧结温度降低到850℃～950℃,且基本保持了材料的特性,在低温共烧叠层功率型压电陶瓷器件方面显示出好的应用前景.     

铋层状结构压电材料的掺杂改性研究

作者以CaBi4Ti4O15为研究对象,通过对A位选择Nd3 部分替代Bi3 或者Ca2 ,以及用V5 和W6 取代部分B位的Ti4 的掺杂改性,研究了不同掺杂元素及掺杂位置对材料结构和性能的影响.结果表明,A位和B位均能通过提高剩余极化和降低矫顽场,来改善陶瓷的压电性能;A位比B位有更高的掺杂固溶量,可获得更好的铁电和压电性能,剩余极化2Pr高达20.4μC/cm,压电常数d33高达20pC/N.     

新型压电共聚物P(VDF-HFP)薄膜驻极体

通过正负电晕极化、热刺激放电电流谱(TSD)、激光振动测量与分析等方法,研究了用流延法制备的经过机械热拉伸前后的两种不同HFP含量(HFP含量分别为4.7%和5.9%)新型共聚物薄膜的驻极体特性.实验结果说明,拉伸前后的这类共聚物薄膜均是极性材料,即充电极化后的材料内部同时存在取向偶极子和俘获空间电荷.正电晕极化较负电晕极化更能提高偶极电荷和空间电荷的热稳定性.对样品实施的机械热拉伸工艺能显著增强材料的极化强度,即不仅增加了取向偶极子的浓度,而且空间电荷的储存密度也大大上升;同时在一定程度上改善了空间电荷的热稳定性.但HFP含量的上升则显著降低了偶极子取向强度和空间电荷的俘获能力.HFP含量为4.7%的共聚物薄膜具有高达133pm/V的逆压电d33系数.     

检测微表面形貌的Mirau相移干涉轮廓仪

基于Mirau双光束干涉,研制了检测微表面形貌的Mirau相移干涉轮廓仪.柯拉照明提供被测面均匀的照明,干涉成像系统是长工作距无限筒长干涉显微镜结构,由Mirau干涉物镜和镜筒透镜组成.物镜由光焦度较大的正光组和光焦度较小的负光组组成.轮廓仪的放大率为-10,数值孔径为0.3,工作距5mm,视场0.64×0.48mm2,中心遮拦0.129.相移器为电容式闭环控制的压电陶瓷传感器.通过6幅光纤连接器端面的干涉图,经6步相移法得到其表面形貌.实验结果表明,Mirau干涉轮廓仪的横向分辨率为0.875μm,垂直方向的测量范围为5.3μm,重复测量精度为1.7nm.     

挠性结构模型的频域极大似然法辨识

在构建的以压电陶瓷为执行器、电阻式应变片为传感器的挠性悬臂梁物理实验系统基础上,优化设计多正弦辨识输入信号,利用频域极大似然法辨识得到了整个系统的数学模型,并根据该模型进行了数字和物理控制仿真,验证了模型的有效性.良好的控制效果表明:对于挠性结构,频域极大似然法是一种有效的模型辨识方法.     

压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

新型活塞异形销孔加工方法

提出一种新型活塞异形销孔数控加工方法,采用一个基于压电陶瓷驱动的柔性铰链放大机构来实现镗刀的径向微位移.分析了放大机构的工作原理,提出了一种查表与实时检测相结合的控制方法.建立了消除压电陶瓷驱动器磁滞特性的数学模型,分析了柔性铰链刚度参数的设计方法及柔性铰链机构的动态特性.     

新型压电复合材料OPCM传感性能试验研究

传统的压电传感器不具有压电正交异性，因此不适合用于检测构件特定方向应力和应变．将压电陶瓷材料相与环氧树脂基材料相复合，构造出具有压电正交异性的新型压电复合材料，并对其传感性能进行标测．试验研究结果表明这种新型压电复合材料不但具有灵敏度高、线性度好和性能稳定等优点，可用作传感元件和驱动元件；而且还具有非常明显的正交各向异性，更适合于测定构件任一方向的应力和应变．     

压电陶瓷驱动梁的变形分析及试验研究

利用逆压电效应可以研制各种驱动器．将片状的压电陶瓷(PZT)作为驱动器，对称地粘贴到梁的上下表面，在极性相反的外部电场的作用下，使驱动构件发生弯曲变形．在推导了粘贴有PZT压电驱动片梁的弯曲应变分布表达式的基础上，通过分析驱动片的纵横应变分布，提出了用横向定向加固的方法使压电陶瓷驱动元件表现出明显的正交异性，从而提高了压电驱动的效率，最后通过实验进行了对比验证．     

宏微驱动双连杆柔性臂系统建模与最优控制

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为背景,提出了对刚性部分和柔性部分分别建模的方法,通过两部分的叠加实现对柔性臂的描述,其优点是系统总的模型简单且易于同时考虑多个振动模态;提出了以柔性臂末端二次型跟踪误差为性能指标,通过极大值原理同时求解伺服电机驱动力矩和压电陶瓷驱动电压的方法;最后给出了柔性臂在双重驱动控制下的计算机仿真结果.