压电陶瓷驱动的谐综合运动电子凸轮的试验研究

利用双悬臂梁式压电陶瓷驱动器作为主动件,与混频信号发生器、压电陶瓷功率放大器、激光位移传感器组合成电子凸轮系统.由信号发生器产生设定的包含多个特定频率分量的混频电压信号,经功率放大器放大后作用于压电陶瓷驱动器上,使其发生设定的谐综合特性的运动输出.试验结果表明,压电陶瓷驱动器的运动输出很好地实现了谐综合的特性.     

谐综合电子凸轮的驱动机理分析

文章提出了一种新型电子凸轮的概念,利用特殊设计的压电陶瓷组合驱动器作为主动件,通过控制其多路输入交流电压的频率、幅度和初相位,使输出的运动实现谐综合的特性,并达到较高的输出精度.对这种电子凸轮的核心元件——压电驱动器的驱动机理进行了分析,并给出了算例,证明了这种新型电子凸轮的可行性.     

压电陶瓷驱动梁的变形分析及试验研究

利用逆压电效应可以研制各种驱动器．将片状的压电陶瓷(PZT)作为驱动器，对称地粘贴到梁的上下表面，在极性相反的外部电场的作用下，使驱动构件发生弯曲变形．在推导了粘贴有PZT压电驱动片梁的弯曲应变分布表达式的基础上，通过分析驱动片的纵横应变分布，提出了用横向定向加固的方法使压电陶瓷驱动元件表现出明显的正交异性，从而提高了压电驱动的效率，最后通过实验进行了对比验证．     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

压电陶瓷动态驱动电源研究

采用分立元件设计了一种基于电压控制型的可动态应用压电陶瓷驱动电源.该驱动电源由高压放大电路、功率放大电路、过流保护电路和负反馈环节构成,克服了目前常用的压电陶瓷驱动电源所存在的成本高、驱动能力不足、静态纹波大等缺点.最后对实际电路的各项性能进行了测试和分析.结果表明:该电路具有良好的动态和静态性能,能够很好的满足驱动压电微位移平台的要求.     

压电陶瓷驱动器的滑模观测器反演控制

针对压电陶瓷驱动器中固有的迟滞非线性问题,设计基于滑模状态观测器的反演控制器对其进行输出跟踪控制。首先对压电陶瓷驱动的系统模型进行分析,将迟滞非线性部分视为有界干扰;在此基础上设计滑模状态观测器,对压电陶瓷驱动器的速度状态进行估计,整个系统仅需要测量输出位置信息。对采用滑模状态观测器的系统进行反演控制器设计,最后通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统是稳定的,系统中的所有信号是一致最终有界的。仿真结果表明了方法的有效性。     

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。     

电子凸轮在摇床头中的应用与研究

电子凸轮是利用微处理器和控制系统实现凸轮机构功能的机电一体化系统。本论文介绍了电子凸轮的构成和设计原理和详述了它在摇床头上的应用与研究。     

等腰梯形压电黏滑直线驱动器设计与试验研究

提出了一种等腰梯形压电黏滑直线驱动器,通过粘贴在等腰梯形柔性机构柔性斜梁两侧的4片矩形压电陶瓷片使驱动足驱动滑块,以达到基于黏滑运动的高分辨率和大行程线性运动。调整等腰梯形柔顺机构斜梁的角度,可使驱动足产生横向运动,基于有限元方法,获得了柔性梁的适当角度。通过等腰梯形柔性铰链驱动足的横向运动,可增加使滑块前进的静摩擦力,减少回退动摩擦力。搭建了试验测试系统并进行了一系列试验,结果表明,该样机在4 N锁定力下最大输出速度为601.803μm/s,最大输出力为2.8 N,最小步进距离为0.026μm。采用压电陶瓷片作驱动源,易于小型化,拓宽了压电陶瓷片的应用领域。     

压电陶瓷电性能老化问题的研究

压电陶瓷的电性能老化问题对对压电陶瓷的理论研究和应用都具有重要的意义,这篇论文阐述了压电陶瓷的老化机理,研究了影响老化的因素和温度、压力、电场和生产工艺,提出了防止电性能老化、改善制品质量的措施。     

基于压电陶瓷的固井水泥石损伤检测

固井水泥的裂缝损伤检测对于油气钻井井壁稳定性具有重要实际意义。基于压电陶瓷传感器的主动感应法,对固井水泥石进行裂缝损伤检测,获得裂缝深度及数量变化对传感器所接收信号值的影响,通过小波包能量分析得到时域信号图及小波包能量图,计算并分析其损伤指标。结合单轴试验对裂缝性固井水泥石进行轴压并分析其强度,且对裂缝深度与强度及损伤指标进行函数拟合。结果表明,传感器所接收的信号值及轴压强度随固井水泥石损伤程度的增大而减小,损伤指标能较好地反映其损伤程度。基于压电陶瓷传感器的主动感应法能够有效地检测并评价固井水泥石的损伤状况。     

压电陶瓷激振器定频激振能力的评价方法

提出了评价压电陶瓷激振信号的线性度指标,并基于自主研发的压电陶瓷激励反馈系统,对一款PZT陶瓷进行了实验研究.在分析其激振力的影响因素及影响规律的基础上,提出了压电陶瓷定频激振能力的评价方法.由实验数据建立了评价方程,得到了其定频激振的频率置信区间,使其可以更好地被应用到板壳类薄壁构件的高阶振动测试研究中.研究结果表明,压电陶瓷定频激振能力的总体特点是在低频状态下可实现高幅定频激励,而高频状态下仅能实现低幅定频激励.     

压电陶瓷基础激励下激振幅度的标定方法

研究了压电陶瓷基础激励下激振幅度的标定方法,来准确获得它的激振幅度大小.首先,提出了一种简便而又可靠的幅度标定方法,并建立了压电陶瓷基础激励下的悬臂梁动力学模型.然后,在明确其标定原理的基础上,采用理论和实验相结合的方式来解决压电陶瓷基础激励下激振幅度的标定问题,并详细叙述了标定的方法及流程;最后,利用该方法对一款PZT陶瓷的基础激振幅度进行了标定,证明了方法的有效性和实用性.     

固相法制备含铋层状结构PBN压电陶瓷

研究了固相反应法合成PbBi2Nb2O9(PBN)层状结构压电陶瓷粉体的化学反应过程,发现固相反应主要发生在590,710,820℃·590℃时反应产物为Pb2Bi6O11、Pb5Bi8O17、Pb3Nb4O13及PBN;710℃时反应产物为Pb5Bi8O17和PBN;在820℃保温1h,可以获得单相PBN·PBN粉体在1080℃进行烧结,可获得相对密度达975%,组织细小均匀的PBN陶瓷·     

液相混合法合成铝酸镧的研究

以EDTA为络合剂,采用液相混合法合成铝酸镧．利用TG,DTA,XRD和IR等技术来分析和表征有机物前驱体和由此得到的氧化物粉末．在空气中将有机物前驱体于800℃煅烧2h可得到单相的铝酸镧．此方法简单易行,可望推广到其他具有钙钛矿结构的稀土铝酸盐的合成．     

EDTA络合法合成CSLNT陶瓷粉体

以乙二胺四乙酸 (EDTA)为络合剂 ,采用液相混合法合成 (1 -x)Ca0 .4Sm0 .4TiO3 -xLi0 .5Nd0 .5TiO3(CSLNT)陶瓷粉体 .探讨了溶液的 pH值对CSLNT粉体制备的影响 .采用XRD和SEM等技术来分析和表征由有机物前驱体得到的粉体 .当x =0 .3时 ,在空气中将CSLNT前驱体于 1 0 0 0℃预烧 3h可得到钙钛矿结构的CSLNT ,用此粉体制备的微波介质陶瓷在 1 2 5 0℃烧结 3h显示出优良的微波介电性能 :εr=98,Qf =6 5 0 0GHz ,τf=7.6× 1 0 -6/℃ .