不同电场对BaTiO_3纳米纤维畴变和形貌的影响

采用溶胶-凝胶与静电纺丝技术相结合的方法,通过调节针尖与极板间的纺丝距离,得到了不同形貌的BaTiO_3纳米纤维.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究BaTiO_3纳米纤维微观结构随纺丝距离的变化规律,发现纺丝距离为12 cm,退火温度为800℃时,制备出BaTiO_3纳米纤维具有尺寸细小、结晶充分、形貌优良的特点.文中利用压电力显微镜(PFM)对单根BaTiO_3纳米纤维的表面微区进行表征,研究其在不同电场下的形貌改变及畴态演变,结果表明低电压下纤维易发生90°畴变而高电压下则发生180°畴变,利用形貌图可以对纤维表面的电致裂纹现象进行解释.此外,给出了另外两种纤维顶端位移高度随外加电压的变化关系图,发现矫顽电压+4 V附近,纵向尺寸增速减慢,这也与畴变演化现象中的实验规律一致.     

BaTiO_3纳米纤维微结构和压电性能表征及其三维畴变观测

采用静电纺丝法在不同退火温度(600～750℃)制备了BaTiO_3纳米纤维,并分别通过XRD、SEM、PFM对其晶体结构、形貌和压电特性曲线进行了系统的表征.结果表明,在退火温度为700℃时,得到直径为100～300 nm的BaTiO_3纳米纤维是典型钙钛矿结构,其表面粗糙度更小.相比于其他的退火温度,700℃的纳米纤维具有典型的蝴蝶曲线和完整的180°的相位翻转,并获得较为优异的压电性能.因此700℃是BaTiO_3纳米纤维压电性能最优的退火温度.为了能给出不同外场下更清晰的畴变演化过程,利用PFM施加不同力载荷测试得到了700℃的纳米纤维的三维形貌、振幅和相位图.结果表明:随着力场的增加,BaTiO_3纳米纤维内部畴态有往水平方向翻转的趋势.     

牵引网宽频域谐波与振荡抑制技术应用研究

针对大功率、高密度、多种类的机车群在小容量牵引供电网中带来的宽频域谐波和谐振问题,从交流机车的拓扑和调制出发对宽频域谐波产生的机理进行了分析,并结合对两种典型车型,对不同类型机车混跑线路的谐波分布多样性进行了分析.为此提出了基于H桥级联的有源电力滤波器（HCAPF）和高通滤波器（HPF）相结合的谐波抑制方案,利用HCAPF对无功功率进行控制并对低次谐波进行抑制,利用高通滤波器对高次进行吸收.结合示范工程,对参数设计、HCAPF性能测试进行了详细介绍,最后对整个补偿系统投入前、后24 h的电压畸变率等参数进行对比测试,结果表明补偿后电压总畸变率平均值从4.324%下降到2.934%,满足国标,其中各次谐波电压都有较大下降.同时电网电压的最大波动率从14.5%下降到10.7%.     

磁共振弹性图中压电陶瓷驱动的横波成像

磁共振弹性图成像(magnetic resonance elastography, MRE)是一种测量生物组织弹性模量的非侵害性技术. MRE技术除了需要磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)系统以外, 一个不可缺少的硬件是激发组织内部产生横波的机械振动器. 本研究开发一种新型的和磁共振成像系统电磁兼容的机械振动器. 该振动器由压电陶瓷驱动. 振动器和琼脂糖制成的仿体一同放入头线圈中, 送入磁共振成像系统的磁体腔中, 振动器和波动成像序列同步工作, 对横波进行磁共振成像. 波动成像序列由FLASH (fast low angle shot)序列修改而成, 是一种对运动敏感的相位对比度序列. 在实验过程中考察了仿体硬度、振动器频率、运动敏感梯度参数以及病床振动对波动图像的影响.     

压电陶瓷变压器的研究进展

压电陶瓷变压器是一种新型固态电子器件,具有高转换效率、高能量密度、结构简单、体积小、无电磁噪声的特点,在电子产品微型化的过程中起到了十分重要的作用。本文回顾了压电陶瓷变压器的发展历史,阐述了压电陶瓷变压器的基本工作原理,介绍了压电陶瓷变压器所用的新型压电材料、振动模式和几何结构、外围电路三大方面的最新研究进展。通过对比国内外在压电变压器领域的研究和应用现状,指出了我国发展压电变压器的优势和前景,并提出了压电变压器产业的发展方向。     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型.该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确.在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响.结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.     

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.     

低压串联电弧故障谐波含有率分析

参照国内现有研究成果与美国UL1699标准搭建串联电弧故障实验平台,采集电弧电流与电弧电压数据,根据FastICA分析所得的特征谐波,对分离所得独立分量与线路电流分别进行谐波含有率分析,对比电弧故障发生时的变化特性,总结出电弧故障发生时谐波含有率典型变化特征.研究结果表明：电弧发生时,FastICA分离之后独立分量的谐波含有率变化非常明显,而线路电流谐波含有率的增幅小很多,甚至在负载某些运行情况下,有些谐波含有率增幅为零.     

谐波雷达理论研究

本文对谐波雷达理论进行了深入研究，建立了非线性目标散射过程的模型，计算出了目标散射的三次谐波电压和功率，推导出了三次谐波雷达截面积和谐波雷达方程。由此得出一些对谐波雷达系统设计有价值的结论，并指出了需进一步研究的问题。     

电网谐波危害与抑制

针对谐波对电能质量的严重影响，提出必须采取有效的措施来加以抑制。着重介绍了电力系统中谐波的产生、危害和常用的有效抑制谐波的方法。为实际应用提供一定的指导。