微小机械的研究

本文介绍了微小夹持机构和微小行走机构的研究情况，分析了压电驱动式和电磁力驱动式微小夹持器及行走机构的结构和性能。     

压电式微位移补偿机构

设计了一种压电式微位移补偿机构．采用压电陶瓷作为微位移驱动器，柔性铰链为导向机构，对传统电机驱动的丝杠螺母进给工作台运动位置进行自动补偿，实现了工作台二次精密定位．提高工作台的定位精度。设计的柔性铰链微位移放大器．可使工作台定位精度达0．01μm．满足许多精密、超精密加工场合需要。     

同轴气流作用下压电驱动式微滴喷射行为的实验研究

为探究同轴气流对压电式微滴喷射过程的影响,自行设计并制造了设有同轴气流喷射槽的压电式微滴喷头,构建了微滴喷射与观测系统.采用双极性梯形波作为压电驱动波形,利用微滴喷射过程的可重复性,应用电荷耦合器件相机获取不同时刻的微滴图像;在此基础上,对同轴气流作用下压电驱动式微滴喷射行为进行了研究.结果发现:随着同轴气流强度的增大,微滴的延伸长度增加,其在喷嘴出口处的断裂时刻不受影响,在飞行过程中头部与尾部发生断裂的时刻延后;飞行微滴总体积略有减小,主液滴体积减小,而卫星液滴体积增大;主液滴与卫星液滴的前端速度和末端速度均有增大趋势,主液滴和卫星液滴末端速度的波动幅度与频率均有所下降;主液滴与卫星液滴形状都更趋于扁平,主液滴当量直径减小,而卫星液滴的当量直径则增大.研究阐明了压力波与同轴气流共同作用下微滴的喷射行为,揭示了同轴气流在微滴延伸、断裂和飞行过程中的作用规律,为同轴气流辅助式压电微滴喷头的设计提供了基础.     

压电式微驱动器的应用研究

在分析常用微驱动器的基础上,设计了一种压电式微驱动器,采用柔性铰链机构实现无机械摩擦、无间隙的高灵敏度微驱动,利用柔性铰链杠杆放大原理增加了叠层式压电陶瓷位移输出．满足了在激光测量系统中作为移相器的工作要求．文章对柔性铰链机构进行了理论分析,建立了数学模型,采用有限元分析方法优化了机构的结构参数．     

基于PZT薄膜的高频压电式微机械超声换能器的仿真与制备

压电式微机械超声换能器(PMUT)是当前生物医学超声成像领域的研究热点.锆钛酸铅(PbZrO₃-PbTiO₃,PZT)压电薄膜是近年来微机械超声换能器使用的核心压电材料.基于PZT压电薄膜,使用有限元软件COMSOL Multiphysics创建了三维有限元仿真模型,并在(0,1)模态下研究了压电薄膜结构的几何参数,其谐振频率达到22.12 MHz,有效机电耦合系数(k_eff²)为5.13%.采用光刻和刻蚀方法制备了PZT压电薄膜的PMUT单元原型器件.该器件的空腔结构完整,谐振频率在(0,1)模态下为25.87 MHz,仿真与测试结果相似,振动模态较纯,振动位移性能较好.研究结果表明:采用PZT压电薄膜的PMUT在高分辨率、高频医学超声成像中具有较好的应用前景.     

ZnO及其复合材料的压电及压电-光催化研究

近年来，压电及压电-光催化过程由于遵循了绿色发展的理念而成为研究领域的热点之一.作为一种具有发展前景的压电材料，ZnO广泛应用于废水、制药污染物、病毒等的压电降解.主要论述了近五年来ZnO及其复合材料的压电性能的研究，ZnO及其复合材料通过结构(尺寸和形貌)调控、掺杂及复合等方式提高压电性能；重点总结了压电催化与压电-光催化研究的最新进展；最后，从ZnO的结构设计及机理研究等方面对其未来的开发应用进行了展望.     

压电材料在柔性结构振动控制中的应用

近年来，基于压电材料的柔性结构振动控制技术已成为振动控制领域研究的热点．本文介绍了各种压电材料的特点以及基于压电材料的振动控制方法，并对目前压电材料在振动控制中的应用现状进行了回顾，最后指出了今后尚需解决的主要问题．     

改性PbTiO3压电陶瓷工艺的研究

针对改性ＰｂＴｉＯ３压电陶瓷制造过程中ＰｂＯ挥发严重的问题，通过降低燃烧温度和增加ＰｂＯ气氛两种方法对系统的压电性能进行了研究，得到了烧结温度低，ＰｂＯ挥发量低，压电性能优良的ＰｂＴｉＯ３陶瓷，对高含铅量陶瓷材料的研究有指导意义。     

六自由度并联微动机器人全闭环控制系统研究

为了提高基于压电陶瓷驱动的3-PPSR并联微动机器人的定位精度,将一种电容式微位移传感器集成于并联机构上,采用六点式测量法同时得到并联机器人末端六个自由度的位姿.使用微位移循环修正法进行误差分析和补偿,确定初始误差并在此基础上提出了有效的误差补偿方法.在已有的压电陶瓷闭环控制的基础上,利用测量所得的并联机构末端位姿作为反馈信号,采用模糊PID控制法实现了整个机构的闭环控制.     

微夹钳传动分析

以压电驱动式微夹钳为例进行微夹钳传动系分析，按传统的静力平衡和机构运动几何关系及柔性铰假设方法推导出其速比和转角简化计算公式，将该简化公式计算结果与实测结果比较表明，计算值与实测值相比误差较大，说明按这种传统方法推导出的简化计算公式是不适用的。因此，根据实测结果按曲线拟合方法给出修正的该简化计算公式，其计算结果与实测值相近。     

基于柔性铰链的压电微夹钳设计

面向微机电系统(MEMS)微装配设计了一种压电式微夹钳,该微夹钳基于柔性铰链设计,结构简单、紧凑,具有对称结构的两级位移放大机构,其驱动采用叠堆型压电陶瓷.重点对该微夹钳的张合缩放特性进行了理论分析,建立了电压与末端张合量输入输出模型.样机实验表明,驱动电压为140V时,该微夹钳具有约1 260μm的最大张合量,微操作实践表明:微夹钳能实现对不同形状尺寸大小从50~1 260μm范围的微小器件夹持操作.     

压电非均衡复合材料变形有限元分析

利用基于一阶剪切层合板理论的四节点矩形压电层合板板有限单元，分析了在外载荷和驱动电压相同的情况下,五种不同铺层形式的压电复合材料变形的规律；同时对压电非均衡复合材料中弯-扭耦合系数对其变形规律的影响进行了初步的研究。研究结果对今后设计压电非均衡复合材料具有一定的指导意义。     

改性 PbTiO_3 压电陶瓷工艺的研究

针对改性ＰｂＴｉＯ３压电陶瓷制造过程中ＰｂＯ挥发严重的问题，通过降低烧结温度和增加ＰｂＯ气氛两种方法对系统的压电性能进行了研究，得到了烧结温度低、ＰｂＯ挥发量低、压电性能优良的改性ＰｂＴｉＯ３陶瓷．对高含铅量陶瓷材料的研究有指导意义     

基于Morris方法的压电悬臂梁结构参数灵敏度分析

作为常见俘能器之一的压电俘能器，其结构参数的合理化设计决定着俘能器输出功率的大小，分析影响压电俘能器输出功率的关键结构参数具有十分重要的意义。以压电双晶梁为研究对象，运用Morris方法对其结构参数进行了全局灵敏度分析，并使用正交试验方法对灵敏度排序结果进行验证。结果表明，在给定参数变化范围内，压电梁厚度和长度分别是影响谐振频率和峰值功率的两个最重要参数。压电梁宽度对系统输出性能影响最小，且与其它参数的交互性相对较弱。灵敏度分析方法对压电悬臂梁结构优化设计具有指导意义。     

提高引信压电电源传输效率的方法研究

论述引信压电电源的特性，对压电陶瓷材料在发射时受压力下产生的能量进行了计算。结合火炮发射的膛压特点，进行了引信压电电源传输电路的设计，通过对压电陶瓷受压产生能量到存储能量的传输效率分析，提出了用多片压电陶瓷并联提高能量存储效率的方法。该方法可有效提高压电电源的传输效率。     

电子-声子相互作用对压电表面态的影响

采用LLP中间耦合方法，研究了电子—声子相互作用对压电表面的影响．结果表明，当电子接近晶体表面处时，表面声学声子之间的相互作用对表面态的影响很大．尤其是电子—压电声子耦合较强的化合物，压电声子对电子在表面的束缚比光学声子的束缚强很多．因此，研究压电材料的电子表面态时，应主要考虑压电声学声子．     

压电材料在反问题中应用的进展

回顾压电材料在反问题中的应用。从大量的文献中，总结了通过反分析，将压电材料应用在参数辨识、损作鉴别、外力测量以及变形监测等问题中的研究手段和成果，并预测了今后的研究方向，利用压电材料进行损伤监测将成为研究的重点，振动估测等领域尚待研究。     

用于驻波超声马达的压电陶瓷材料的研究

制备了性能优良、适合于驻波超声马达的四元系压电陶瓷材料。测量了其压电性能，分析了铈含量和锶含量对材料压电性能的影响以及产生影响的原因，研究了预烧温度、烧结条件以及极化条件等工艺制度对材料压电性能的影响。     

组合填料密封压电测量与密封性能试验研究

根据压电测量的基本原理，制作了压电薄膜传感器，对装配条件下三种填料１５种组合形式的轴向压力和侧向压力的分布进行了测试。在此基础上，对动态条件下的密封性能进行了试验研究，通过对不同组合形式进行分析、比较，找出了影响组合填料密封性能的一般规律，提出了组装填料的匹配原则。     

组合填料密封压电测量与密封性能试验研究

根据压电测量的基本原理。制作了压电薄膜传感器，对装配条件下三种填料１５种组合形式的轴向压力和侧向压力的分布进行了测试，在此基础上，对动态条件下的密封性能进行了试验研究，通过对不同组合形式进行分析、比较，找出了影响组合填料密封性能的一般规律，提出了组装填料的匹配原则。