共振式压电驱动器分析及实验研究

推导了压电陶瓷等效刚度和驱动力的表达式.考虑胶层及预压弹簧的影响,将压电陶瓷简化为等效驱动力作用下的弹簧,设计了共振式压电驱动器.建立了共振式电驱动器的动力学模型,并进行了共振式压电驱动器原理性实验验证.实验与理论分析结果误差在10％以内,结果表明等效弹簧模型在低频范围内能够较为准确地模拟压电陶瓷的动力学特性.共振式压电驱动器可以显著放大压电陶瓷的位移,克服压电陶瓷输出位移小的缺点,有较为广阔的用途.     

压电材料中的表面电极

讨论了压电介质表面存在电极时的电学混合边值模型,应用复变函数中解析延拓方法和Reimann-Hilbert等理论,得到在电极作用下产生的应力应变场和电场分布,从而得到混合边值问题的全场解,并研究了压电体存在表面电极时的特性与强度问题。     

声表面波波速快速求解策略

针对有效介电常数与边界条件系数行列式值这两种常用求解方法存在的求解速度、精度及通用性等问题,提出了采用混合法;利用材料对称性和介质的连续性,选用合适的动态搜索步长及区间等策略,实现准确快速求解波速．为声表面波问题的快速求解及三维空间的切型优化提供参考．     

主动隔振平台的低频微振动测量研究

阐述了气垫式隔振平台的主动隔振关键技术之一的低频微振动测量问题,着重分析了压电传感器在低频、微幅测量的条件下电荷变换单元的电路参数,并介绍了实际研究结果及其在主动隔振系统中的使用效果．     

压电电压反馈控制在异形销孔镗削中的应用

依据异形销孔加工的现状,采用压电陶瓷驱动的柔性铰链机构实现镗刀的径向微位移．根据活塞异形销孔几何特征和压电陶瓷驱动器控制精度高、刚性好和高频响特点及其具有的传感功能,提出了压电电压反馈的控制系统,并在该系统中引入重复控制和干扰通道的开环前馈控制,从而提高了系统的稳定性和跟踪精度．实验表明,加工精度可达3μm．     

光折变铌酸锂晶体电光、压电效应研究

该文讨论了在外加电场与晶体光轴方向有一定夹角β时光折变铌酸锂晶体的电光和压电效应．并在此基础上研究了光栅衍射效率为0时,外加电场与夹角β和光束偏振之间的关系,从而达到探求最小外加电场实现光开关功能．     

基于时间反演法的螺栓健康监测研究

针对实际工程结构中容易出现的螺栓联接松动问题进行了研究。采用Greenwood和Williamson模型和时间反演原理对聚焦信号幅值与螺栓预紧力的关系进行理论推导,得出两者成单调增函数关系;并据此提出一种基于时间反演法的螺栓健康监测方法。建立实验装置,进行实验研究。实验结果表明,聚焦信号幅值与螺栓预紧力的关系曲线近似于对数函数关系;接触界面粗糙度越大,聚焦信号幅值越快趋于稳定;时间反演法具有良好的自适应聚焦效果,能有效提高信号信噪比,在螺栓健康监测方面具有很好的应用前景。     

基于DSP的传感器高压控制系统设计

静电力驱动在微机电系统中的应用十分广泛,但采用静电力驱动时所需控制电压较高。设计一种以定点数字信号处理器TMS320F2812为核心的传感器高压控制系统,采用USB2.0与PC机进行通讯,接收致动器所需控制电压,并控制D/A转换器输出,经过高压放大后施加到传感器上。测试表明USB传输速率可以达到20 Mbytes/s,D/A转换速率达到30 MHz,电压范围在(0—300)V之间,整个控制系统可以满足静电力控制传感器所需高压。     

基于差分吸收检测技术的非分散红外CO2呼吸气体传感器

采用非分散红外(non-dispersive infrared,NDIR)气体传感器实时检测呼吸气体中的CO2气体浓度,进而反映人体运动机能和代谢功能等身体状态,可以满足人类日益增强的对自身健康状况进行了解的需求.利用电调制微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)光源和双通道热释电传感器分别作为红外光源和探测器,采用气室结构设计和压电微泵相结合的方法为传感器提供稳定的气体流速,设计出红外呼吸CO2气体传感器.通过测量不同CO2标准气体浓度下热释电传感器参考通道和测量通道的电压比值进行传感器标定,获得了在室温下、检测量程0％～8％内,绝对误差小于0.5％,相对误差3％,系统响应时间小于1.5 s的传感器,提高了基于NDIR气体传感器检测呼吸气体的抗干扰能力,可望满足运动机能和代谢功能检测等应用对CO2气体监测的需求.     

基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器原理与研制

发明了一种基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器,介绍了其理论基础、扭转束缚电荷密度分布规律与电极的粘贴方法,以及扭矩传感器性能标定.该传感器同其他石英扭矩传感器相比,突出特点是采用石英晶片的扭转效应而不是通常采用的剪切效应来建构的.整个扭矩晶组仅由3片普通Y0°切型的石英晶片组成,采用分割电极法布置检测电极,晶组的组成方式能够减小或避免径向力和轴向力的横向干扰,同时又能提高传感器的灵敏度.经标定该传感器的技术指标全面达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准.