一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性研究

研制了一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器,并对其径向振动特性进行了理论及实验研究.该换能器由一个厚度方向极化的压电陶瓷薄圆环及一个金属圆环组成.对压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动分别进行了分析,得到了各自机电等效电路.在此基础上,利用换能器径向力及径向振动速度的连续条件,得出了压电陶瓷径向复合超声换能器机电等效电路及其共振频率方程.分析了换能器的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系.结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径保持一定情况下,换能器半径比增大时,共振及反共振频率随之增大.对于换能器第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随半径比增大单调增大,而第二阶径向振动有效机电耦合系数随半径比增大单调减小.     

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.     

径向振动环状压电陶瓷复合变压器的研究

提出了一种新型的径向振动压电变压器,该变压器由两个径向极化的压电圆环与一个金属圆环在径向复合而成。基于径向极化压电圆环与金属圆环的机电等效电路,利用解析法得出此类压电变压器的机电等效电路,借助等效电路推出了压电变压器的共振、反共振频率方程及电压增益方程。利用数值法研究了压电变压器共振、反共振频率及有效机电耦合系数与金属圆环尺寸的关系,探讨了压电变压器共振频率及电压增益和负载阻抗的依赖关系。最后,用阻抗分析仪测试了压电陶瓷复合变压器的基频频率,实验测试结果与理论结果有很好的一致性。     

薄壁预应力管复合压电换能器径向振动分析

对带有薄壁预应力管外壳的径向复合压电换能器径向振动进行了研究.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了复合管压电超声换能器的径向振动机电类比等效电路,并得出其共振频率方程、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.探讨了换能器共振频率与其外部预应力管内外半径比之间的关系.实验结果表明:利用本文理论算得的复合换能器径向共振频率与实验测量结果相吻合,误差在5%以内.     

大功率径向振动压电超声换能器

对一种大功率径向复合圆管压电超声换能器的径向振动特性进行了研究.依据机电类比原理,推出了换能器的径向振动等效电路及共振频率方程;探讨了换能器的第1、第2阶共振频率和有效机电耦合系数与压电陶瓷元件位置的关系;实验测量了换能器的径向共振频率.结果表明,换能器径向共振频率的理论值与实测值符合较好.     

径向振动压电陶瓷薄圆盘振子的机电等效电路与共振频率研究

对轴向极化压电陶瓷薄圆盘振子径向振动进行了理论和实验研究.推出了其机电等效电路,得出了振子共振和反共振频率方程,探讨了振子共振和反共振频率与材料参数之间的依赖关系,给出了压电陶瓷薄圆盘振子的共振及反共振频率与其泊松系数之间的解析关系.实验结果与理论计算符合较好.     

径向夹心式复合换能器径向振动特性研究

研究了一种新型径向夹心式复合换能器的径向振动。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆环及内外金属环构成。获得了压电环及金属环的机电等效电路,根据机械边界条件,得到换能器的三端机电等效电路,并求得换能器的频率方程。得到共振频率反共振频率以及有等效机电耦合系数与复合换能器几何尺寸间的理论关系。同时用有限元方法对换能器的径向振动进行模拟仿真,并实验测量了换能器的共振与反共振频率。结果表明,理论计算、模拟仿真以及实验测量结果符合较好。     

一种压电陶瓷降压变压器材料的制备

一种新型添加ＣａＣＯ３、Ｂｉ（Ｃｄ１／２Ｔｉ１／２）Ｏ３、ＭｎＯ２的改性ＰｂＴｉＯ３是压电陶瓷降压变压器的较佳材料、在采用传统的陶瓷制备工艺的基础上,通过实验研究了预烧合成、烧成及人工极化等主要工艺条件对材料性能的影响,得到了这种材料的优化制备工艺。     

PZT-PMN-BF压电陶瓷及压电变压器的研究

采用共沉淀法制备了纳米Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)粉体,并经过适量的Fe3 ,Mn2 ,Bi3 ,Nb5 等离子掺杂后,制备了具有单一钙钛矿晶结构的PZT αPbMn1/3Nb2/3O3 βBiFeO3压电陶瓷粉体。通过低温烧结制备了压电陶瓷,并研制了一种Rosen压电陶瓷变压器。用扫描电镜对陶瓷微观结构进行了研究,并测量了压电变压器的电学性能。结果表明,用纳米粉体Pb(ZrxTi1-x)O3制备的四元系压电陶瓷结构致密,晶粒生长正常,晶粒尺寸约为4~6μm。基于此材料制作的Rosen型压电变压器在负载阻抗为20 MΩ,输入电压为5 V条件下升压比高达420倍以上。     

压电变压器在计算机高压电源上的应用研究

介绍了计算机CRT单频单色显示器用压电陶瓷变压器高压电源的工作原理和基本特征，试验证明用压电陶瓷变压器替换传统逆程变压器时不仅能完全满足计算机单色显示器的技术要求，而且降低了成本，大大缩小了高压包的体积，提高了计算机显示器的可靠性。     

基于压电变压器的高压能源变换器负载频率特性

为研究压电变换器在高电压低电流能源变换中充电的负载频率特性,利用集总参数压电变压器等效电路模型分析了压电变压器的负载频率特性,说明工作频率随负载的增大逐渐增大,最终达到饱和.以KHMPT3206压电变压器为实验对象,在负载小于50 kΩ时,理论分析与实验结果相吻合,大于50 kΩ时相对误差逐渐增加,最大相对误差为2.5%.验证了等效集总参数电路模型建立的正确性,即负载的变化影响等效串联电容的大小,从而引起压电变压器工作频率发生变化.     

基于Y参数的压电变压器端口串-并联接特性研究

基于压电变压器的经典集总参数等效电路模型,压电变压器串-并联接的电气特性由导纳矩阵Y参数描述,导出了电压增益、输出功率和效率与单片压电变压器的模型参数和压电变压器联接个数的关系表达式,并采用径向振动型压电变压器模型参数进行了仿真分析.测试了电压增益为0.0816、输入和输出隔离的两片降压压电变压器,在相同负载20 Ω时,端口串-并联接后的电压增益达到0.0406.计算和实验结果表明,压电变压器端口串-并联接能够进一步提升降压比.因此,压电变压器串-并联接可以作为实现降压的一种方法.     

一种压电超声马达的工作原理

定性介绍了压电陶瓷技术研究所研制的一种压电超声马达的工作原理。通过定量建立和解压电定子的振动方程,得出定子驱动端轨迹为椭圆这一推动转子转动的关键,并对转子材料提出一些要求。     

锥形剖面环形聚能器径向振动等效电路研究

基于机电类比原理，给出了锥形剖面薄圆环形聚能器的轴对称径向振动等效电路，由等效电路得出了其径向共振频率方程．采用静电激振法，测量了两个锥度分别为6．30和11．3。的环形聚能器径向共振基频，并进行了仿真，理论结果与实测数据符合较好．这对利用等效电路分析变厚度环形聚能器的径向振动及工程设计具有一定参考价值．     

一种可用于高电压的新型环保干式变压器

介绍了一种可用于高电压的新型环保干式变压器的结构组成.这种变压器的结构特点是采用高压电力电缆作为变压器绕组,省去了绝缘油.通过对其温升、电场分布、暂态电压特性、短路阻抗、负载损耗等基本特性的分析认为,与传统变压器相比,这种变压器具有电压等级高、容量大、阻燃不爆、环保性能好、线路损耗小、绝缘强度高、结构简单等优点.     

一种磁耦合的M形非线性压电振动能量收集装置

针对压电振动能量收集装置在低频范围内工作频带较窄的问题,设计了一种磁耦合的M形非线性压电振动能量收集装置(MEH),建立了MEH的等效机电耦合模型。仿真分析了MEH的输出响应,实验验证了仿真的正确性。研究结果表明,外部非线性磁斥力的耦合作用能够拓宽能量收集装置的工作频带,在0.5 g加速度激励下,工作频带相较于原有无磁耦合装置提升28%。     

压电陶瓷变压器的激光钎焊

针对压电陶瓷变压器 ( PECT)侧电极的连接问题 ,提出了激光钎焊的工艺方法 ,采用金属网辅助钎膏钎接片单元工艺 ,很好地解决了多层元件不同性质分割区域表面的连接问题 ,激光钎焊接头全连通率高 ,热影响小 ,质量好。建立了三维多层异质复合结构 PECT的激光钎焊温度场数学模型 ,通过数值模拟的方法计算了 PECT激光钎焊温度场的分布情况 ,取得了比较理想的结果 ,激光钎焊工艺及温度场的分析研究 ,将会推动压电陶瓷变压器的实用化进程 ,对类似问题的解决也会有一定的借鉴意义     

一种新型惯性式压电执行器研究

设计了一种惯性式压电执行器.该执行器由身体和4个弹性足构成.每个弹性足是一个带夹层的压电双晶片,称之为复合压电双晶片.首先阐述了该执行器惯性冲击式的运动原理;然后从热力学角度推导出复合压电双晶片悬臂梁端部挠度与外电压、外力的关系式;以此为基础建立了执行器的动力学模型,用13个设计参数如压电片的长度、宽度、高度,执行器质量和驱动电压等表征了执行器的运动状态;最后以驱动电压幅值为自变量,固定其他设计参数,得到了电压幅值与执行器平均速度的关系曲线.此理论计算与试验结果基本相符,证明所建立的执行器动力学模型是合理的.