基于电容微位移传感器的大载荷微动台的研制

在超精密光学工程等领域,为了满足大质量部件的超精密进给定位应用需求,设计并研制了一种大载荷的纳米定位平台。该纳米微动承载台采用双闭式气浮导轨,由压电陶瓷致动器结合柔性铰链提供驱动,通过电容微位移传感器实时监测终端承载台位移并实现闭环反馈控制,有效地克服了压电陶瓷致动器的非线性影响因素,并消除了系统由于形变或应力释放等因素产生的不确定性干扰。在传统纯柔性铰链传动机构上增设了双导轨气浮承载台,显著增强了系统的载荷能力,气浮均化效应也提高了系统进给运行的直线性,双压电推拉式驱动方式提高了系统结构刚度,电容微位移传感器取代双频激光干涉仪或电阻式位移传感器的应用,降低了系统运行尤其是测量系统对环境条件苛刻的要求,也保证了平台进给的定位精度和长期稳定性。在载荷为100 kg情况下,定位精度达±2 nm,行程大于10μm。实验结果表明,大载荷纳米微动台能够满足大质量部件的纳米级超精密定位需求。     

一维六方准晶压电材料中螺型位错与椭圆孔口的相互作用

目的根据点群6mm一维六方准晶的位错理论,通过一维六方准晶压电材料反平面问题的控制方程,研究含螺型位错与椭圆孔口相互作用时的应力场和电场的相互关系。方法根据复变函数方法,引入适当的保角变换,将椭圆孔口问题映射到单位圆来讨论。结果 1)得到了一维六方准晶压电材料含螺型位错时电弹性场的解析表达式;2)得到了椭圆孔口与螺型位错相互作用时应力强度因子解析表达式。结论由螺型位错与椭圆孔口的相互作用结果,这为研究一维六方准晶压电材料位错问题和断裂问题提供了重要依据。     

悬臂梁双压电振动能量采集器发电性能研究

为了收集环境中的振动能量,实现无线传感器网络节点等低能耗器件的自供电,针对电动机的机械振动,设计了一种可采集电动机振动能量的压电振动能量采集器。研究了电动机转速、负载阻值和悬臂梁自由端固定不同质量永磁铁块对压电振动能量采集器输出电压和输出功率的影响。实验结果表明,负载上电压随着负载阻值的增大而增大;输出功率不随负载阻值和所加永磁铁质量的增大,而是存在一个最优负载和一个最佳质量的永磁铁,当电动机的振动频率等于悬臂梁双压电振子的固有频率时,输出功率达到最大,并与理论计算值接近。     

液隔电极式压电传感器（ESPS）中的纵波效应研究

研究了ESPS中的纵波效应，观测到ESPS的振荡频率随液隔电极与石英晶体的距离的变化呈现出周期性变化规律，并讨论了液隔电极表面状况对纵波效应的影响。     

奇特的谷歌眼镜

正谷歌眼镜彻底颠覆了传统眼镜的概念:并非视力不好的人才戴眼镜。越来越多的人戴上了神奇的谷歌眼镜,体验了现实的科幻特性一:小而强大的设备Google眼镜包含了很多高科技,包括蓝牙、WiFi、扬声器、照相机、麦克风、触摸盘和帮助你探测倾斜度的陀螺仪,还有最重要的和你手指大小类似的屏幕,能帮助你展示需要的信息。从原型图中我们可以看到,所有的设计都非常贴近使用,尽量不影响我们的日常生活。     

The development of Bi Fe O3-based ceramics

The multiferroic properties of Bi Fe O3-based ceramics were improved through optimizing their sintering method and doping with certain rare earth elements in pure Bi Fe O3. Some methods, especially liquid-phase sintering method has largely decreased the densities of oxygen vacancies and Fe2in Bi Fe O3-based ceramics, and thus their resistivity became high enough to measure the saturated polarization and the large piezoelectric d33 coefficient under the high electric field of [150 k V/cm. Besides,multiferroic properties were improved through the rare earth elements’ doping in pure Bi Fe O3. Magnetization commonly increases with the proportional increase of Nd,La, Sm and Dy contents up to ＊30 %, while ferroelectric phase can transform to paraelectric phase at a certain proportion. An improved magnetoelectric coupling was often observed at ferroelectric phase with a relatively large proportion. Besides, an enhanced piezoelectric coefficient is expected in Bi Fe O3-based ceramics with morphotropic phase boundaries as they are already observed in thin epitaxial Bi Fe O3 films.     

压电加速度传感器测量电路研究

本文分析了压电加速度传感器的工作原理及其等效电路,提出电压放大器和电荷放大器两种测量电路,并对两种电路进行性能分析和比较,指出电荷放大器是压电加速度传感器测量电路的最佳方案。本研究对类似测量系统的设计开发具有一定的借鉴意义。     

光纤光栅传感器的设计

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160V的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。     

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

为了解决最小控制综合（MCS）算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器（LQR）在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS（改进的最小控制综合）算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明：该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.