简支梁式板的压电动力控制与数值仿真

采用Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ小波理论的尺度函数变换，对两端简支的梁式板给出了由压电片感应器（ｓｅｎｓｏｒｓ）上的观测电量识别其结构变形的显式公式，在采用挠度和速度信号的负反馈控制律后，导出了控制电压的显式表达公式。这一压电动力控制模式的数值仿真结果表明：本文控制方法在抑制外界干扰方面具有良好的效果。     

电激励下基于挠曲电效应的外毛细胞力电耦合分析

耳蜗内的外毛细胞在电激励下的力电耦合运动是耳蜗放大主动机制的重要基础.以耳蜗外毛细胞为研究对象,基于外毛细胞侧壁的特殊膜结构,推导膜曲率变化、轴向伸缩与跨膜电位差之间的相互关系,建立外毛细胞挠曲电-压电线性等效模型,进而获得整体的等效压电系数.建立外加电激励下细胞轴向振动的动力学控制方程和动态电学方程,并结合相应的力学和电学边界条件进行分析,从频域上讨论细胞材料参数和流体阻力对外毛细胞电动性机制的影响.计算结果表明:在高频区域随着激励频率的增加,流体阻力限制机械功的输出;机械功输出大小和峰值所对应的激励频率与细胞长度、外膜挠曲电系数和细胞基部电阻抗有关,当细胞越长、挠曲电系数或细胞基部电阻抗越大时,机械功输出越大,其对应峰值的激励频率越小.     

切流向列相液晶孤子的挠曲电效应

本文详细讨论了均匀切变流动下,向列相液晶中孤子所引起的挠曲电效应,给出了A型孤子和B型孤子产生的板极电压,面电荷及体电荷的数值。A型孤子的挠曲电效应比B型孤子要大,其原因是A型孤子的指向角θ随z的变化比B型孤子要快。我们选用一种测量挠曲电系数e_1的实验方法,並作出相应的计算。     

端部质量块对悬臂梁型挠曲电俘能器性能的影响

端部质量块对悬臂梁型挠曲电俘能器的性能具有显著的影响.以电吉布斯自由能为基础,基于Euler-Bernoulli梁模型,利用挠曲电材料的变分方法,推导带端部质量块的挠曲电俘能器结构的机电耦合动力学控制方程和相应的力电边界条件;利用分离变量法推导结构在短路条件下的振型正交条件和归一化振型参数;结合模态叠加法推导出挠曲电俘能器在外加简谐激励条件下位移和电势响应的解析形式.数值分析结果表明,端部质量块质量的增加和尺寸的减小可以提高俘能器输出功率并降低其共振频率,并且具有调节挠曲电俘能器最优外加电阻负载的功能.此外,当端部质量块尺寸一定时,端部质量块的质量越大,采用质点模型分析所带来的误差越明显.     

级联式变截面压电换能器尺寸对其性能的影响

研究了一种新型的级联式变截面压电换能器,它由两段金属圆柱、一段金属圆锥和两组轴向极化的压电陶瓷晶堆组成,并以机械端串联、电端并联的形式相连接,且换能器的两端半径远小于纵向振动尺寸。基于一维理论,得到了换能器的机电等效电路以及共振频率方程和反共振频率方程,进而研究了换能器在基频和二次谐频振动下的共振频率、反共振频率及有效机电耦合系数与压电陶瓷晶堆间距离和金属圆锥尺寸之间的关系。将理论计算所得共振频率、反共振频率与COMSOL模拟结果进行比较,二者所得结果一致,研究表明选择合理的换能器尺寸可以有效优化其性能。     

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。     

工艺对0-3复合材料介电和压电性能的影响

作者以ＰＺＴ和ＰＶＤＦ为原料,采用热压和轧膜两种方法制备了０－３压电复合材料．研究了复合材料的极化工艺和制备工艺．实验结果表明：与轧膜法相比,热压法制备的复合材料样品有较高的介电常数ε和压电常数ｄ３３;在人工极化时,与热压法相比,轧膜法制备的样品的最佳极化电场Ｅ,极化温度Ｔ和极化时间ｔ均有较高的值．     

多个集中载荷作用下简支梁的挠曲线

本文给出多个集中载荷作用下简支梁挠曲线的综合表达式。通过各类集中载荷作用的算例与精确解的对比,可以看出利用该挠曲线的综合表达式求解非常方便,且精度较好。完全可以满足工程实践中变形计算的精度要求。     

压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析

基于压电薄膜的压电效应,研究压电薄膜微机电加速度传感器.对双层压电薄膜微机电加速度传感器进行静力分析,得到传感器方程,并进行数值计算.结果表明,随着压电薄膜厚度的增大,灵敏度随之增大,在一定厚度下达到最大值,随着厚度的进一步增大,灵敏度反而减小.然后进行动力分析,得到噪音、质量因子、最小可测信号等技术参数,并进行了数值计算.运用ANSYS软件进行谐响应分析,得到不同频率下结构的动力响应曲线.     

内装式压电冲击传感器的研究与设计

本文介绍了一种自行研制的压电传感器,它具有低阻抗输出,高g值的特性。文中给出了设计、鉴定与实验结果。     

压电传感器对蛋白质吸附的研究

利用压电传感器实时监测牛血清蛋白(BSA)在传感器金电极表面的吸附过程,并推算出BSA在金电极表面的吸附速率常数ka=0.057m3kg-1s-2、解析常数kd=0.00042s-2。     

具有挠曲电效应的纳米电介质变分原理及控制方程

纳米电介质具有较强的挠曲电效应,并且该效应与大的应变梯度相耦合．在纳米尺度,静电力不能被忽略．我们基于电学焓,建立了可考虑应变及极化梯度效应以及静电力影响的纳米电介质变分原理．由此变分原理,导出了其控制方程,给出了广义静电应力的表达式．广义静电应力由两部分组成,一部分为与极化及应变有关的Maxwell应力,另一部分为与极化梯度及应变梯度有关的应力．我们的工作为研究纳米电介质中的力电耦合问题提供了基础．     

埋入式压电阻抗传感器水泥封装试验研究

对经防水处理后的PZT(piezoelectric ceramic)阻抗传感器开展了封装试验研究.为了保证PZT传感器与混凝土结构的相容性,试验采用水泥作为封装材料,提出了一套PZT阻抗传感器的封装工艺.通过对封装前后PZT导纳(阻抗的倒数)进行测试可以发现:在水泥封装层固化期间,PZT导纳曲线向右发生漂移,峰值对应共振频率增大;经水泥封装的PZT阻抗传感器在封装层完全固化后导纳曲线几乎不再随时间变化,表明封装后的PZT传感器性能稳定,可用于实际混凝土结构的在线健康监测.     

压电悬臂梁式微型电场传感器的设计与制备

提出并研制一种新型压电悬臂梁式微型电场传感器,该传感器是基于压电(PZT)薄膜驱动的悬臂梁式微型电场传感器;同时介绍了传感器的工作原理、结构设计、制作工艺以及初步测试结果。该微型电场传感器由多根压电悬臂梁构成,每根悬臂梁能同时具有屏蔽电场和感应电荷功能。对传感器感应电荷的能力进行了计算;并根据计算结果和工艺要求设计了传感器的参数。该微型电场传感器采用微加工技术制作,每根悬臂梁为多层复合结构(Al/Si3N4/Pt/PZT/Pt/Ti/Si O2/Si),其中PZT薄膜采用溶胶-凝胶法制备。测试结果证明,传感器具有良好的响应特性。     

稀土掺杂对BSPT压电陶瓷的性能影响

在0.36 BiScO3-0.64 PbTiO_3(BSPT64)系压电陶瓷中,掺入适量稀土元素氧化物(Tm_2O_3、Sm_2O_3),采用固相烧结工艺制备出性能得到改善的高居里温度压电陶瓷.XRD图谱表明少量稀土掺杂不影响材料晶体结构,SEM图样表明稀土掺杂对晶粒尺寸有影响,Tm2O3和Sm2O3可促进晶粒生长,提高材料致密度.适量的稀土氧化物掺杂可调节陶瓷性能,当掺入Sm2O3的质量分数达到0.100%时,材料的相对介电常数εT33/ε0=2 199;当掺入Tm2O3的质量分数达到0.075%时,压电应变常数d33=480 p C/N.     

NiTi薄膜对压电陶瓷材料阻尼性能的影响

采用磁控溅射法在压电陶瓷（PZT）基体上沉积形状记忆合金NiTi薄膜,经过600 °C晶化而制备出PZT/NiTi异质复合阻尼材料,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等观察分析复合阻尼材料的物相组成及异质间的结合状态,并用相位法评价复合材料的阻尼性能.结果表明,PZT/NiTi异质复合阻尼材料的阻尼性能与PZT类似,但在频率为1.1~1.2 kHz时,其内耗曲线中出现了一个稳定平台.     

PVDF基含氟聚合物压电传感器声发射性能

为研究PVDF基含氟聚合物膜压电性能并用于声发射传感器,系统比较了不同VDF含量的P(VDF-TrFE)共聚物和单向拉伸的PVDF膜在结晶、介电、铁电和压电性能方面的差异。首先采用溶液流延法制备了P(VDF-TrFE)和PVDF膜;然后使用XRD和DSC等相关设备分析膜的晶型,并利用宽频介电频谱仪和铁电测试仪分别比较了不同P(VDF-TrFE)与PVDF膜的介电性能和高电场下的电极化性能;最后构建了一种模拟声发射和接收性能的传感器测试装置,对压电传感器进行了基于断铅声发射信号测试。结果表明,和其它样品相比,P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜在200 MV?m~(-1)下具有最高的剩余极化值(P_r=11.4μC·cm~(-2)),极化后产生较大的压电应变常数(d_(33)=-25 pC·N~(-1)),最大断铅信号接收峰值电压达到14 mV,表现出良好的声发射电信号接收响应。此外,此P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜具有较高的Curie温度点(T_c=135.7℃),说明此样品具有更宽的服役温度范围。综上分析,P(VDF-TrFE)含氟聚合物膜铁电和压电性能优于拉伸PVDF膜,可作为优异的声发射传感器材料,该研究也为其后续在压电传感器方面推广应用提供了参考。     

硅压阻式传感器性能影响因素的研究

本文对影响硅压阻式传感器性能的诸因素进行分析,并对圆形力敏器件的灵敏度进行了剖析,给出了部分实验数据与理论分析符合较好。本文的研究对开发设计高性能敏感元件有重要的指导意义     

对边简支梁式夹层板的非线性振动

夹层板壳结构由于其优异的力学特性在工程中被广泛使用,但有关其非线性振动特性的研究还不够完善,其精确解答一般很难得到。本文对具有软夹心和极薄表层夹层矩形板的非线性自由振动方程进行简化,并将振型设成时间和空间函数的分离形式,时间函数取谐函数,空间函数未知。将假定的振型函数带入微分方程,得到对边简支梁式夹层板无量纲化的空间模态控制方程。采用修正迭代法和伽辽金法对其进行求解,得到了梁式夹层板振型的一个解析解,以及梁式夹层板非线性振动的振幅和振频的解析关系式,并进一步分析了夹层板剪切参数对非线性振动特性的影响。