无铅Bi0．5（Na0．90-xKxLi0．10）0．5TiO3-NaNbO3压电陶瓷的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5（Na0.90-xKxLi0.10）0.5TiO3-NaNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能．研究结果表明,该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,NaNbO3的引入使Bi0．5（Na0．90-xKxLi0.10）0.5TiO3体系的相界发生了移动;随着钾含量的增加,NaNbO3对体系性能的影响越明显．在室温下,该体系表现出较好的压电与铁电性能：压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到174pC／N和29．6％,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度达到33．4μC／cm^2．     

PZN含量变化对PZT-PZN-PMS压电陶瓷相结构及性能的影响

通过熔盐法成功地合成了四元系压电陶瓷材料0．9Pb0．95Sr0．05(Zr0.52Ti0.48)O3-xPb(Zn1／3 Nb2／3)O3-(0．1-x)Pb(Mn1／3 Sb2／3)O3(简称PZT—PZN—PMS)，用XRD技术分析了粉体和陶瓷的相结构，研究了不同Pb(Zn1/3Nb2／3)O3含量对该材料的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tgδ影响．结果表明，随着PZN含量逐渐增加，Kp先增加后降低，d33逐渐增加，tgδ先减小后增加，而Qm却逐渐减小；当PZN摩尔含量为0．05时，陶瓷具有优良的压电性能．材料的主要性能参数为：Qm=1381，Kp=0．64，d33=369pC／N，tgδ=0．0044．该材料可作为大功率压电陶瓷变压器的候选材料。     

O.05Ba(Cu1/2W1/2)O3-O.95PZT的性能研究

采用固相合成法制备0．05Ba(Cu1／2W1／2)03-0．95PZT三元体系压电陶瓷，研究了烧结温度对压电陶瓷压电性能的影响；通过XRD和SEM测试发现材料仍为钙钛矿结构，显微分析表明晶粒之间结合紧密，颗粒大小均匀；实验结果表明，压电陶瓷的压电系数d33为605pC／N，机电耦合系数Kp为0．37左右，机械品质因数Qm为60。     

PZT掺杂Ba(Cu1/2W1/2)O3的压电陶瓷的性能研究

采用固相合成法制备了(1-xmol％)PZT—xmol％Ba(Cu1／2W1／2)O3三元体系压电陶瓷，研究了三元体系内Ba(Cu1／2W1／2)O3的掺杂比例x对材料的压电性能和介电性能的影响；讨论了Ba^2 、Cu^2 、W^6 离子对PZT压电陶瓷进行改性的作用机理；通过XRD和SEM测试手段，分析了物相组成和微观结构与材料性能的关系，发现合成的PZT材料均为钙钛矿结构，显微分析表明晶粒发育良好，其尺寸大约在3．5μm之间；实验结果表明，配方为0．95PZT-0．05Ba(Cu1／2W1／2)O3压电陶瓷的d33可达605pC／N，材料的机电耦合系数Kp约为0．4，材料机械品质因数均低于100，但相对介电常数εr由544提高到1400。     

MnSb系压电陶瓷材料sol—gel法合成工艺研究

采用sol-gel工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)，用先驱体合成法制得了PMS、PZN，然后以制得的PZT、作为基料，与PMS、PZN一起合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT、制备工艺对材料结构和性能的影响．结果表明：sol-gel法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高，介质损耗小，介电常数与机械品质因数适中等特点：sol-gel工艺降低了材料的烧结温席．改善了材料的介电与压电性能．提高了谐振频率．     

基于ANSYS的压电陶瓷材料有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电陶瓷材料相关理论,利用压电材料的正压电效应,可以将机械能转换为电能,ANSYS大型有限元分析软件可进行力电耦合场分析,利ANSYS对压电陶瓷薄膜的力电转换进行有限元模拟与分析,对压电薄膜施加一定外力,分析产生的电压特性。     

PNW-PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PNW-PMS-PZT四元系压电陶瓷，分析了其粉体的相结构组成，研究了室温下烧结温度和组分对表观密度ρ、相对介电常数εr、介电损耗tan δ，居里温度Tc和压电常数d33的影响，实验表明在室温下随着PZT含量的增加εr、Tc、d33逐渐增大，tan δ逐渐减小：随着烧结温度的提高，ρ总体增大，εr、d33增大，tan δ逐渐减少，Tc变化不明显。制得了εr=2200，tan δ=0．0062，d33=390pC／N，Tc=235℃的压电材料。     

基于邻苯二胺电聚合膜和PSS自组装的补体C3压电免疫传感器

生物分子固定化或传感界面设计技术是研制压电免疫传感器的关键之一．本文结合电聚合膜和聚电解质静电吸附组装技术，提出了一种新的压电免疫传感器中生物分子固定化方法，研制成一种检测补体C3的压电免疫传感器．研究了pH值、抗体稀释比和温育温度等抗体的固定化条件，讨论了传感器采用这种固定化方法的响应与再生性能，并与戊二醛键合固定化法进行比较．结果表明，该传感器的响应频移值大，在补体C3浓度为7．75μg／mL时。采用该法频移值达239Hz，而采用戊二醛键合固定化法频移值仅163Hz；灵敏度高，最小检出浓度达0．078μg／mL；选择性较好，对同浓度的牛血清白蛋白(BSA)响应很小，仅为35Hz．此外，该传感器能重复使用20次以上，具有较好的再生性能．     

复合钙钛矿结构高温压电陶瓷材料的研究

研究了Ｐｈ（Ｃｄ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３，Ｂｉ２／３（Ｃｄ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３以及Ｂｉ（Ｃｄ１／２Ｔｉ１／２）Ｏ３改性的ＰｂＴＩＯ３陶瓷的高温压电性能．结果表明，对ＡＢＯ３型钙钛矿结构的ＰｂＴＩＯ３进行Ａ和Ｂ位复合取代可得到压电性能优良、适合于高温应用的压电陶瓷材料．其优良的压电性能及较好的温度稳定性与Ｂｉ３＋的半径、Ｂｉ３＋在Ａ位取代所产生的铅缺位以及Ｂ位复合取代的钙钛矿结构化合物较高的居里温度有关．     

基于压电致动器的有限元分析

由于压电智能结构装置变得越来越复杂化和多样化，给智能结构的设计和优化分析带来困难．为了定量地分析影响执行器与结构材料之间变形传递关系的因素，使用有限元商业软件成为一种方便快捷的途径．使用专用的有限元软件建立单面粘贴压电元件悬臂梁的模型，通过计算分析粘接层和压电层性质(弹性性质和厚度)对执行器与结构材料之间变形传递关系的影响．     

基于多次压电效应的自感知执行器研究

针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析,由此阐明了压电体中多次逆与多次正效应的一一对应关系,以及介电电位移与多次正压电电位移分离的可行性.通过引入参考电容,采取电流积分与差分比例运算电路相结合的方式,得到一种较电桥电路解耦更易于在工程实际应用的方法.采用PZT-5叠堆执行器进行实验,验证了该解耦方法的正确性,同时得出了PZT-5叠堆二次正压电效应的线性系数,并进一步分析了三次压电效应对自感知执行器的分辨力和精度的影响,为压电自感知执行器性能的改善提供了一条新途径.     

多压电驱动器系统迟滞和蠕变前馈补偿控制

压电驱动器具有迟滞和蠕变等非线性特性,影响定位精度和限制系统性能。提出一种同时补偿多个压电驱动器迟滞和蠕变的控制方法。通过基于模型的开环控制补偿实现单个压电驱动器的线性化,将含有多个补偿后线性化压电驱动器的系统视为线性系统,应用叠加原理构建影响系数矩阵描述压电驱动器间的耦合效应。在前馈通路串联影响系数逆矩阵与多个线性化压电驱动器实现系统开环补偿控制。实验结果表明在阶梯形信号作用下,多压电驱动器系统的迟滞和蠕变特性同时显著减小,表明开发的前馈补偿控制方法在准静态应用中是有效可行的。     

智能结构压电执行器位置的拓扑优化

提出了一种选取压电执行器优化位置的拓扑优化方法·其基本思想是利用可控矩阵的奇异值单元灵敏度来识别压电执行器优化位置·讨论了智能结构模态可控性的度量问题;推导了可控矩阵奇异值单元灵敏度公式;给出了确定压电执行器优化位置的优化准则;用算例说明了方法的有效性·     

含压电材料复合板有限元模型

智能结构由主结构和作为传感元件和执行元件的分布压电材料及控制系统组成，是80年代末至90年代初兴起的一门综合性的高技术交叉学科，在建模、控制、优化等诸方面仍存在许多问题有待进一步研究。本文利用最小势能原理导出了具有压电传感器和执行器弯曲板的有限元方程的一般形式，建立了智能结构有限元静力模型，构造了一种新的压电板单元。最后用实例验证了该模型的正确性，该单元不仅节省计算机内存和计算机机时，而且提高了计算结果的精度。     

具有压电材料薄板稳定性的有限元法

考虑一均匀各向同性薄板结构,在板面内受面力作用,且在板的上下表面离散分布着压电执行元件。设每块压电片具有相同的材料,且作用相同电压。不考虑压电元件对整体结构刚度的影响;只考虑执行元件对板的逆压电效应,而不考虑板弯曲对执行元件中电场强度的影响。要根据压电材料的逆压电效应,利用三角形三节点单元,用变分原理导出压电结构反平面应力问题位移法的有限元表达式以及在大找度小变形情况下的稳定性有限元特征方程。可利     

新型压电行走机构的行走特性

压电行走机构是利用压电陶瓷逆压电效应和谐振特性,将电能转化为机械能的一种新型驱动装置。为避免惯性、摆动、两足移动式压电行走机构运动形式单一问题,研制了一种新型的压电行走机构振动测试系统。通过实验获得了驱动电压、谐振频率、负载载荷、振动角等诸多因素对机构行走速度和在沿行走方向上的驱动力的影响规律。分析显示,行走机构在滑移状态下,行走速度出现最大值,运行平稳;行走装置的后足设置行走轮时,行走状态最好。实验结果为压电行走机构驱动控制系统的设计提供了必要的数据依据。     

梁振动控制中压电作动器的位置优化准则

以输入的控制信号能量最小为目标,提出了梁结构振动控制中压电作动器的位置优化准则,基于压电片层合简支弹性梁的模态振动方程,给出了反映各压电作动器上控制电压与模态控制力之间关系的控制电压影响系数的表达式;详细推导了控制信号能量的表达式,并根据控制能量最小的准则对压电作动器的位置进行优化,数值分析中,对梁结构的振动控制过程进行系统仿真,比较了相同衰减时间下压电作动器位于梁表面不同位置时系统输入能量的大小,数值模拟所得的最优位置与理论结果非常吻合,验证了该准则的正确性。     

压电驱动型电液伺服阀前置级驱动器实验研究

针对电液伺服阀电磁式前置级驱动器频响低的问题，提出了一种压电驱动型电液伺服阀前置级驱动器，该驱动器以压电叠堆(积层式压电微位移器)为驱动元件，通过基于三角形放大原理的柔性铰链放大机构，放大压电叠堆的输出位移．同时，设计、研制了实验装置，并在试制样机上对其静、动态特性进行了实验．研究表明，该驱动器具有线性良好、高分辨率、高频响等特点，由有限元分析得到的固有频率达到了1．201kHz，实际测量的固有频率为1kHz。     

Simulation of the piezoelectric high-speed on/off valve

The development trend and unsolved problems of the high-speed valve are given briefly, and the excellent characteristics and some key technologies of the piezoelectric high-speed on/off valve are introduced. An innovative high-speed on/off valve based on piezoelectric actuators is outlined, where the performance of the high frequency and high instant force is employed to kick off the poppet. The micro displacement amplification and temperature dependence of the piezoelectric actuator are solved. Furthermore, the mathematical model of the piezoelectric high-speed on/off valve is built and related simulation results are discussed. The simulation results show that the piezoelectric high-speed on/off valve can be switched by piezoelectric actuators, and the maximal flowrate of 11 L/min, pressure of 20 MPa and frequency of 200 Hz can be gained.     

压电智能结构的阻抗法建模

采用基于机械阻抗分析的方法，推导了表面粘有压电陶瓷作动器的四边简支矩形薄板的建模过程，并进行了仿真计算。与静态分析的结果进行比较，表明阻抗法的建模过程抓住了电压陶瓷片与结构之间动态耦合的物理实质，是一种更好的建模方法。