压电陶瓷驱动三平移并联机构的模糊控制

由于压电陶瓷在精密定位控制中存在迟滞、蠕变和非线性的问题,因此利用简单模糊控制和传统PID控制精度不高.提出利用模糊PID控制器实现对压电陶瓷驱动三平移并联机构进行控制的方法,设计了模糊PID控制器,并对该控制方案进行了仿真.仿真结果表明:该方法调节精度较高,动态响应快,无超调,有一定的可行性.     

梯度功能压电材料的一组参数识别

当考虑压电材料的压电参数g31,弹性参数S33和材料密度ρ沿厚度呈梯度变化时,通过测量压电材料悬臂梁在电场或横向集中力作用下梁的宏观反映(如应变、位移和电势),给出了确定这些参数分布的公式,包括g31、S33的单参数识别及体积力与联合参数识别的方法.对联合参数识别方法在常体力、材料参数S33为常数或在厚度方向呈线性变化等情况下的应用问题进行了讨论.     

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.     

Bi3TiNbO9压电陶瓷制备工艺研究

以Bi3TiNbO9和TiO2为原料,采用固相法合成Bi3TiNbO9（BTN）压电陶瓷．用X线衍射仪和电子显微镜等对陶瓷样品进行分析．实验结果表明,采用固相法可在较低烧结温度下制备出单相的BTN陶瓷．探讨不同工艺参数对BTN压电陶瓷的压电、介电性能的影响．实验发现,较高的成型压强可以制得致密且均匀的BTN陶瓷．再结晶可以使晶粒生长均匀,且能够承受较高的极化场强．在8kV／mm场强下极化的BTN陶瓷的压电常数d33为5．6pC／N．     

悬臂梁双晶压电能量采集装置的实验探究

为提高双晶压电振子的发电能力,探究了一种悬臂梁式双晶压电能量采集装置的发电性能。实验研究了振动台频率、激励位移、负载阻值和悬臂梁自由端质量块对悬臂梁式双晶压电能量采集装置输出电压和负载功率的影响,将两片双晶压电振子并联,探究了它们的发电性能。实验表明,存在谐振频率,使得输出电压最大;输出电压随着激励位移和负载阻值的增大而增大,并与激励位移呈一次函数关系;双晶压电振子外接匹配负载时,负载功率最大;随着质量块的质量在一定程度上的增加,输出电压随频率变化的曲线左移,峰值电压对应的频率变小;两片双晶压电振子并联且带匹配负载时,能有效提高负载功率。     

压电功能梯度材料细观结构参数对材料性能的影响

基于压电功能梯度材料物性参数沿厚度为幂函数变化的梯度模型, 引入反映设计与实现间误差的修正因子, 分析中采用含压电耦合项的修正层合理论, 将压电功能梯度板分为厚度足够小的若干薄层, 从而可近似地认为每层的材料特性为均匀的. 仅考虑电场作用, 对四边简支的压电功能梯度矩形板的位移和应力场做了解析分析. 在此基础上分析了材料组分分布、 每一层的厚度和层数等材料细观结构参数对材料性能的影响. 结果表明, 在一定区域, 细观结构参数对材料性能有重要影响. 当超出某一范围后, 细观结构参数的变化对材料性能影响甚微.     

柱面驱动新型行波超声电机的研究

为增加定转子接触面积,使接触应力分布均匀,从而减少接触区磨损,提高电机的机械性能,利用壳体的非轴对称振动模式,成功地研制出一种柱面驱动新型行波超声电机．在设计的电机结构中,给出了压电陶瓷的极化、分布和驱动方式,运用有限元分析软件ANSYS9．0对定子进行了模态和谐响应分析,并运用振动理论推导了定子齿上的椭圆运动轨迹方程．实验表明,该电机在驱动电压有效值为150V、驱动频率为16．1kHz时,堵转转矩为1．8N·m,最大空载转速为64r／min,说明电机的连续运转性能良好,能够保证定转子之间的良好接触,使电机平稳转动,从而提高了电机的机械输出性能．     

过渡金属氧化物改性KNN基无铅压电陶瓷研究进展

过渡金属氧化物不仅可用作助熔剂,改善陶瓷的烧结特性,同时也可作为掺杂物在陶瓷材料中进行离子取代,改善陶瓷的性能.本文详细叙述了过渡金属氧化物对KNN基无铅压电陶瓷烧结特性、微观结构、介电性能、压电性能、铁电性能的影响.分析总结过渡金属氧化物在改善KNN基无铅压电陶性能方面所起的主要作用,为今后助熔剂改性KNN基无铅压电陶瓷的研究提供参考.     

压电陶瓷废弃物中银的浸出工艺研究

以硝酸为反应试剂,从压电陶瓷废弃物中浸出银,考察了浸出时间、硝酸用量、浸出温度、固液比等工艺条件对浸出率的影响。试验结果表明:浸出时间为90m in,硝酸用量为4.5m l,温度为85℃,固液比为1∶3.5,银的浸出率可达到99.36%。对于不同含银量和品种的其它压电陶瓷废片,可以采取同样方法摸索出浸出优选工艺条件,结合放大试验得到实际生产的优选工艺条件。     

0.05Ba(Cu_(1/2)W_(1/2))O_3-0.95PZT的性能研究

采用固相合成法制备 0 .0 5Ba(Cu1/ 2 W1/ 2 )O3 - 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d3 3 为 6 0 5pC/N ,机电耦合系数Kp为 0 .37左右 ,机械品质因数Qm 为 6 0。