基于压电传感器的电荷放大测量电路的优化方案

从压电传感器的工作特点、适用范围和影响压电传感器工作性能的主要因素出发,在给出了压电传感器两种测量电路的基础上,进一步分析了电荷放大器测量电路的性能.提出设计一种差分放大形式的信号调理电路来减小干扰和漂移,通过EWB电子仿真软件对所设计的信号适调电路进行仿真,结果表明,差分放大形式的信号适调电路达到了预期的优化要求.     

基于压电陶瓷的锡膏三维检测投影光栅移相设计

锡膏三维检测仪控制光栅移相的压电陶瓷存在的非线性、迟滞和蠕变效应,使传统方法测定的控制电压误差较大．采用基于图像灰度匹配的方法对压电陶瓷的控制电压值进行测定校正,提高了移相控制的精度和速度,仿真实例验证了方法的有效性．     

受约束悬臂输流管振动的最优控制

使用压电片作为控制执行元件,对具有线性弹簧支承和三次非线性运动约束的悬臂输流管道的振动进行了最优控制·考虑压电片通上电流而产生伸缩后对管道施加的控制力矩,推导出了受控输流管系统的运动微分方程,并利用Galerkin方法对其进行了离散化处理·根据可同时使管道振动变形和控制输入能量达到最小的最优控制原则设计出了最优控制器,同时还对管道受控前后的运动响应进行了数值仿真,以验证该控制方案的有效性·通过比较发现,提出的最优控制方案不但能控制输流管的周期运动,而且对该系统的混沌运动也能进行有效控制·     

压电执行器位移自感知方法研究

在压电执行器闭环控制系统中,需要位移传感器提供位移反馈量．为了省略位移传感器,提出一种利用电子电路使压电执行器自感知其自身位移的方法．根据压电电荷几乎与位移成正比的特点,用电子电路获得驱动电荷,从电荷换算位移．提出了对压电执行器采取电压驱动和获取电荷为一体的复合驱动方法,高压运放输出作为高压驱动电源,电流积分器获得压电电荷．实验测量了带载和空载下压电双晶片和压电叠堆的自由位移,通过涡流位移传感器标定得到,双晶片位移自感知误差小于3．61％,叠堆位移自感知误差小于1．81％,实验测量了压电叠堆带载情况下的输出位移,结果表明可以用于带载位移自感知。     

内置压电臂流致振动能量收集研究

为了减少压电臂在水中的阻尼以及绝缘和腐蚀等问题,本文提出一种内置悬臂梁的水下压电能量收集装置。首先对带有质量块的压电臂进行了自由振动衰减实验,确定压电臂的固有频率、阻尼比以及机电耦合系数,得到了压电臂固有频率与阻尼比随负载电阻变化的规律。之后在水槽中进行了流致振动能量收集实验,通过调节流速大小,在同一流速下更换不同阻值负载,得到输出电压及功率随流速及电阻的变化规律。结果表明输出电压随着负载电阻的增大而增大,在某一流速下会产生锁频现象,使得输出电压及功率最大。数据分析得到各电阻的最大功率出现在U=0.816 m·s~(-1)处,系统的最大功率出现在电阻值为680 kΩ时。     

烧结温度对CaBi2Nb2O9超高温压电陶瓷结构及性能影响

采用传统固相合成法制备了铋层状结构CaBi2Nb2O9压电陶瓷,研究了烧结温度对样品相结构、微观形貌、密度和介电、铁电性能的影响。采用X射线衍射衍射仪、电子扫描电镜、拉曼光谱、介电温谱以及电滞回线对制备陶瓷样品进行表征分析和性能测试。结果表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯铋层状结构,晶粒呈棒状,各向异性明显,随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,陶瓷密度先变大后变小。固相法制备的CaBi2Nb2O9压电陶瓷的最佳烧结温度为1 150℃,介电温谱显示CaBi2Nb2O9陶瓷的居里温度为 943 ℃。     

压电换能器与匹配电感的耦合振荡

从耦合振荡的角度,讨论了压电换能器与匹配电感之间的关系及其对换能器谐振特性的影响．结果表明,换能器的实际工作频率不仅取决于自身谐振频率,而且与它和匹配电感的耦合状态有关．确定工作频率,应将系统工作效率当作一个重要因素加以考虑     

压电智能传感器力学模型的建立及数值模拟

以单片压电陶瓷(如锆钛酸铅,简称PZT)晶体、粘贴式和埋入式压电传感器为研究对象,从压电本构方程和结构动力学的振动原理出发,采用集总质量法推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式及等效刚度表达式,建立粘贴式和埋入式PZT传感器的简化力学模型,得到考虑多参数影响的电荷表达式.考虑黏结胶层阻尼吸收能量的作用,建立了胶层阻尼效应影响的传感模型,并求得压电传感器的电压表达式.数值模拟结果表明:在PZT传感模型中,利用压电方程和振动方程联合求解可以快速得到PZT的传感信号,而且PZT片的电压输出特性与作用力的大小及黏结胶层有关.通过测量和分析PZT传感器输出电信号峰值与频率的变化,并与数值分析结果进行对比,证明了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的正压电规律.     

六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.     

含裂纹的功能梯度压电带反平面动态冲击问题研究

研究功能梯度压电带的反平面动态裂纹问题.假设功能梯度压电材料的材料性质沿其厚度方向按指数函数变化,考虑在非渗透型边界条件下,运用Laplace和Fourier变换,将混合边值问题转化为Laplace变换频域里的奇异积分方程,然后利用Laplace逆变换的数值方法求出动态应力强度因子和电位移强度因子.讨论载荷耦合参数、材料分布形式和裂纹位置等因素对断裂行为的影响.数值计算结果对压电材料的设计及应用有参考价值.