夺电式传感器与测力仪研发回顾与展望

较系统、扼要地回顾了作者20余年来在压电式感器与测力仪、压电式执行器等方面的理论研究与产品开发情况。其中对压电效应的理论研究成果，如何向灵敏度分布、石英晶体扭转效应、多种能量间的物性效应等，作了比较详细的介绍，对所研发的压电式传感器与测力仪产品作了宏观介绍。最后，对作者目前在上述领域所做的工作和对未来研究工作的想法作了简要阐述。     

基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器原理与研制

发明了一种基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器,介绍了其理论基础、扭转束缚电荷密度分布规律与电极的粘贴方法,以及扭矩传感器性能标定.该传感器同其他石英扭矩传感器相比,突出特点是采用石英晶片的扭转效应而不是通常采用的剪切效应来建构的.整个扭矩晶组仅由3片普通Y0°切型的石英晶片组成,采用分割电极法布置检测电极,晶组的组成方式能够减小或避免径向力和轴向力的横向干扰,同时又能提高传感器的灵敏度.经标定该传感器的技术指标全面达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准.     

切削测力仪动力学分析与切削力动态测量误差确定

本文从分析具有普遍性意义的测力仪双自由度振动模式出发，采用复变函数方法求解了与振动模式对应的微分方程组，给出了频率响虚特性ψ(ω)、幅频特性|ψ(ω)|和相频特性φ(ω)的准确表达式。本文还给出了测力仪动态测动态测尾误差的计算方法，证实了压电式压力仪测力仪测量误差δ压电远远小于位移型测力测量误差δ位移的原因。     

应变电阻丝式三向车削测力仪的设计和计算

在本文中介绍了一种电阻丝式三向车削测力仪。它的主要优点是结构简单紧凑,能同时测量三个切削分力而没有互相影响。关于后一点,在分析测力仪工作原理的基础上并进行了证明。文中对测力仪进行了强度,刚度和灵敏度的计算。这些计算说明,测力仪在各方面都能满足要求。关于测力仪的制造和校正,作者也提出了某些建议。校正的结果表明,测力仪输出量和输入量间保持线性关系,并证明了上述三个切削分力没有互相影响的理论分析。实际使用的结果说明,该测力仪的工作正常可靠,使用简单方便,它可以在车床上应用于测量切削力的各种实验研究中。这种测力仪的工作原理也可以推广到设计其他类型机床上所应用的测力仪。     

YL-82A,YL-82B型压电式拉力仪的研制与应用

本文介绍了一种新的测试拉力的手段──压电式拉力仪,并介绍其原理、结构、静态和动态性能以及部分应用试验。这种压电式拉力仪,可广泛应用于各种静、动态拉力测试中,测力范围为0—400kgf; 固有频率≥9kHz. 近十几年来压电测试技术在国内外广泛地应用在国防、宇航、民用工业及生物力学等各种静、动态测试中,近年来压电测试技术也开始应用到体育运动领域里,如体操、球类、田径等项目。测试结果表明,它能真实地反映各种运动中力的大小与力的变化过程,给运动训练提供可靠的量的概念,为运动技术的定量分析提供了科学数据。 我们的 YL-82A,YL-…     

液压转换式振弦测力称重传感器评介

本文对液压转换式振弦测力称重传感器结构组成、精度等级、测量范围、特点以及在实践中的应用情况作了介绍,列举了煤矿单体液压支柱(简称单体支柱)密封质量检测仪、大量程、高精度锚索测力仪在磁悬浮工程中和治理高速公路运输超载超限用振弦式动态汽车称重系统(称重仪)等方面的应用实例;从采用油脂作为传力"液体"的设计思路,油脂的特性、优点等技术方面分析了它取得成功的原因,指出它适于批量生产"大量程较高精度测力称重传感器",具有重要实用价值,值得重视与推广应用。     

检测织针与三角冲击——“浮动三角”压电式测力传感器的试制

本文叙述"浮动三角"压电式测力传感器的原理、测量电路.分析已测得织针对不同升角的挺针三角冲击力波形、它的峰值大小以及工艺参数对冲击力的影响,为实际工作提供有效的测试手段.     

电阻应变片式测力仪布片方法的探讨

电阻应变片传感器是目前在测力仪中使用最多的一种电测元件。但关于应变片的布片与接桥方法,目前看法还不一致,对于同一结构形式的测力仪,布片数量往往相差很多。本文对电阻应变片传感器的测量原理、应变片的布片与接桥对电桥灵敏度的影响进行了综合分析。并对目前八角环台式铣削测力仪及八角环式车削测力仪存在的几种不同布片方法进行了分析对比。     

变截面筋式金属切削测力仪研制报告

本文在直筋式和八角环式金属切削测力仪的基础上,对应变式测力仪的变形筋的截面形状进行了较大地改进.研制了变截面筋式结构,在提高各项性能指标的同时,大大地改善了测力仪的加工工艺性.这种结构较好地解决了测力仪刚度和灵敏度的矛盾,扩大了测力仪的使用范围,可以同时满足静态和动态测量的要求,本文还介绍了测力仪的设计计算方法,以及应变片的饰桥方式.对所研制的三台测力仪(车削、钻削、铣削)测试结果表明,其各项性能指标均达到较先进的水平.完全可以满足科研和教学实验的要求.     

小八角环刀杆式车削测力仪

本文介绍了最近研制出的一种小八角环刀杆式车削测力仪的结构特点、测力原理及性能实测结果,在车削测力仪结构小型化方面做了初步尝试。车刀和测力仪做成整体结构,无机械连接,结构尺寸小,重量轻,提高了测力仪的灵敏度、刚度、固有频率,线性度和重复性均好。由于它同外园车刀一样,可以装夹在车床的方刀架上,因此它既可以用于实验室作为测力仪对三向车削分力进行动态测量,又可以在实际生产上做为传感器或信号源对切削过程进行动态监测。本文还给出了在试验的基础上导出的测力仪固有频率的经验计算公式。     

PVDF压电传感器温度特性研究

PVDF压电薄膜制作的压电传感器在使用过程中存在热释电效应,这将增大压力测量误差．针对该问题,采用电荷积分法设计了试验方案并对自制的PVDF压电传感器进行了热释电效应的试验研究,通过分析,得出了PVDF压电传感器的温度使用范围,并拟定了温度修正曲线．在PVDF压电传感器的使用过程中应用温度修正,可以提高PVDF压力传感器的测量精度．     

非极性纳米线压电电子和压电光电子学效应的研究进展

压电极化和半导体特性之间的耦合因具有独特的物理性质而引起了人们的关注，并由此兴起了一些新的研究领域(如压电电子学和压电光电子学).文章回顾了压电效应和压电光电子学效应对金属/半导体(M/S)和p-n结的影响，详细介绍了c轴和a轴压电电子和压电光电子学研究的基本进展和应用探索. c轴纳米结构中的压电效应是界面效应，它利用在纳米结构的局部M/S接触处或同质/异质结处产生的压电极化来控制载流子跨界面传输，并通过光感应载流子进行相应的光电过程.在非极性a轴纳米线中，外部应变感应的压电电荷沿整个极性表面分布，方向垂直于纳米线.压电半导体的电荷载流子传输过程在整个纳米结构体内受到压电效应的调节.     

压电粘弹性微梁的粘附分析

以处于粘附状态下的压电粘弹性微梁为研究对象，通过引入参数剥离数表示其粘附特征，分析了压电电压、粘弹性参数和几何参数对处于粘附状态下压电粘弹性微梁剥离数的影响.结果表明，压电电压能有效提高微梁的剥离数，这给通过压电电压修复已处于粘附状态的压电微梁提供了理论依据和参考.同时，微梁的几何参数对微梁的剥离数也有着重要影响，这对微梁的设计造成了一定的限制.     

压电材料平面裂纹启裂的能量释放率及电效应

针对压电材料的电弹性断裂问题，考虑到电量对断裂的影响，用裂纹尖端场和裂纹围道积分计算了裂纹沿任意方向启裂的能量释放率。以最大能量释放率为启裂准则，结合PZT-5H压电陶瓷材料。分析了电位移载荷对裂纹启裂的作用效果。研究表明，电位移载荷能促进或抑制裂纹的启裂，并使裂纹产生偏折或分叉，其作用效果与施加的电位移载荷的大小和方向有关。     

利用一次正、二次逆压电效应设计可作动传感器研究

进行了一次正压电效应、二次逆压电效应的理论分析与实验验证.理论与实验均证明.压电体通过一次正压电效应产生的电位移,及通过二次逆压电效应产生的应变与应力均与施加外力具有良好的线性关系.由于一次正、二次逆压电效应是在同一压电体内存在的双向效应,其原理特别适合于传感器、执行器集成一体化的研究.因此,利用压电体的一次正压电效应可以测量外力,作为传感器使用;同时利用该压电体的二次逆压电效应可以输出一个微位移.作为执行器使用.提出了利用该原理设计"可作动传感器"的实现方案.并证明了其可行性.     

压电陶瓷变压器及其应用现状

对压电陶瓷变压器的理论研究及应用现状作了较为全面的探讨和评述,并分析了存在的问题和今后发展方向.压电陶瓷变压器是一种新型固态电子器件,它具有结构及工艺制作简单、体积小、重量轻、无电磁噪声、无电磁式绕组、不可燃烧、完整性好以及大规模生产成本可以大幅度降低等优点.目前压电陶瓷变压器已在液晶显示器中的冷阴极管、霓虹灯管、激光管和X光管、高压静电喷涂、高压静电植绒和雷达显示管等方面得到广泛应用.     

A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响

研究了A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响。采用固相反应法制备了0.96K0.5+xNa0.5+xNbO3-0.04LiSbO3系无铅压电陶瓷,通过建立钙钛矿结构的极化模型,研究了x取不同值时,外加电场、温度对陶瓷极化及压电性能的影响。研究结果表明:A位适当过量的铌酸钾钠陶瓷极化时,对温度和电场没有强烈依赖性,可以使极化足够充分,能有效提高铌酸钾钠基陶瓷的压电性能;相反,A位不过量的铌酸钾钠陶瓷极化对温度和电场敏感,容易击穿,极化不充分,降低了铌酸钾钠基陶瓷的压电性能。     

压电体扭转效应研究

初步探讨了压电体的扭转效应。应用弹性理论、压电理论分析了压电体内的扭转应力及由其所导致的非线性极化状态。由电动力学理论得知,极化将会在空间产生电场。根据电场的等效原理,极化梯度的存在,不仅在压电体表面上产生等效面缚电荷,在压电体内部同时也会有等效体束缚电荷聚集。从麦克斯韦方程级及矢量分析出发,推导得到了束缚电荷激发的电场所满足的偏微分方程。通过引入静电场的标量位函数,将电场强度的矢量泊松方转化为位势的椭圆型偏微分方程的诺依曼边值问题。采用有限元法求解得到了束缚电荷产生的电场强度在压电体内及边界上的分布,得到了迥异于线性极化的结果。根据导体在电场中的边界条件分析,有效地在压电体表面布置了检测电极。理论分析结论得到了实验结果的有力支持,并将为单压电体扭矩测量技术奠定基础。     

压电材料球对称问题的通解

由于压电材料的特殊性，它可以制作成各种压形式的压电振子，压电振子在应用于谐振器滤波器，延迟线，声光器件时，大都是通过逆压电铲应来激发某种振动模式的机械振动。压电中器件可以在各种不同的大小形状及各种各样的载荷和边界条件下工作，对不同的情况应有不同的分析方法。     

纳米氧化锌制备及应用研究进展

纳米氧化锌是具有优良性质的宽带隙半导体,在紫外光发射器件,透明导电材料,压电材料,气敏材料,太阳能电池等方面有着广泛应用。综述了纳米氧化锌最新的制备方法及应用的研究进展,提出了对以后研究的展望。