应变反馈式压电陶瓷微位移驱动器的研制

介绍了采用应变片测量压电陶瓷微位移驱动器位移的原理和设计思想,介绍了实验装置的结构,给出了实验结果,证明将应变片直接粘贴在压电陶瓷基体表面测量其位移的方法是可行性的;通过对压电陶瓷滞回特性的测定,提出了建立压电陶瓷的控制模型的基本思路。     

应力对压电陶瓷驱动器位移性能的影响

在研制由钨青铜型压电陶瓷分立驱动器组装成特种圆环状压电驱动器中,发现组装后横向位移模圆环驱动器的位移量呈现异常的变化;它的位移量比分立器件的增加可达～３０％．对组成、器件制备等进行了大量实验,分析认为;分立器件在组装后处于严重的压应力中,它对逆压电效应的影响是上述结果的原因．它的主要机制是在压应力下通过９０°畴重新取向或钨青铜结构中基本组元－氧八面体的畸变使自发极化偏离于原压应力方向,一旦施加电场则造成位移量的大大增加．     

压电陶瓷驱动器菱形位移放大机构的动态应变测量

为监测压电陶瓷驱动器并联驱动时各自的动态输出状态,利用压电陶瓷驱动器中位移放大机构的菱形对称结构建立全桥应变测量方法,通过位移放大机构菱边在振动过程中的动态应变变化来反映压电陶瓷驱动器的工作状态。对不同状态下位移放大机构菱边的动态应变进行实验研究,结果表明:利用位移放大机构对称菱边建立的全桥应变测量方法能够有效获取位移放大机构在振动过程中的动态应变变化,且能够对位移放大机构的运行状态进行实时监测,在带负载和不带负载情况下,设计的位移放大机构菱边在振动过程中的应变量级都在几个微应变,该测量结果也反映出设计的位移放大机构刚度较好,能够保证压电陶瓷驱动器有较好的输出性能。     

一种高分辨力、大行程微驱动压电马达

样机采用叠片式压电驱动器作为驱动源,利用一对夹爪与丝杠之间的惯性滑移效应实现纳米级微位移驱动,而用丝杠副实现自锁。微位移测量采用高精度电感式测微仪与光学干涉仪。样机平均位移分辨力为5～15nm,驱动力60N,行程15mm。分析表明,对性能的主要影响因素是驱动脉冲参数及丝杠的爬行现象,这为LSPM的进一步优化提供了依据。     

压电陶瓷微位移器特性测试实验研究

运用光学干涉原理,结合微系统测试分析仪器,分别对压电陶瓷管和压电陶瓷位移器的非线性特性进行测试研究,主要对升压及降压时PZT位移进行测试和电源驱动器闭环状态下的性能测试。     

电液伺服阀用压电弯曲元件特性的实验研究

研制了一种压电弯曲元件型压电驱动器,该驱动器用于电液伺服阀的电-机械转换器.压电驱动器由三层结构构建,其中中间弹性层为铍青铜,在铍青铜的上下表面各粘接一片压电晶片,材料为PZT-5H.利用激光测微仪LC-2400A及LV-1610对压电驱动器的输出位移、位移滞环及谐振频率进行了实验测量,分析了压电驱动器尺寸与其特性之间的关系.实验结果表明,该驱动器满足所设计电液伺服阀的性能要求.     

晶体结构对压电陶瓷微位移驱动器特性的影响

对钙钛矿结构的ＰＺＴ－５和钨青铜结构的ＰＢＮＮ二种压电陶瓷制成的压电微位移器进行了电压－位移特性的比较和分析，发现我们所研制的ＰＢＮＮ压电微位移器具有线性好、回零好、等优点。     

尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性分析

为了深入研究尺蠖型压电驱动器的性能，分析了尺蠖型压电直线驱动器的工作原理，研究了直线动子对驱动器性能的影响．通过实验方法分析了钳位机构调整前后对钳住稳定性的影响．采用驱动器输出单步位移的步距失稳系数和驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率的方法评价尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性．经实验测试发现驱动器的步距失稳系数与驱动电压关系密切，当驱动电压较高时，驱动器具有较好的步距稳定性．驱动器的驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率分别为1．8％和9．07％，说明所开发的驱动器具有很好的运动稳定性．     

大位移压电陶瓷驱动器的设计与试验

针对大位移压电陶瓷驱动器，研究了压电陶瓷双晶片的驱动效能。基于压电陶瓷材料的逆压电效应，应用压电陶瓷双晶片在机械自由、电学短路状态下，一片加正向电压缩短另一片加反向电压伸长共同作用产生弯曲变形，通过组合设计将压电陶瓷双晶片的弯曲变形位移叠加起来，实现了压电陶瓷驱动器的大位移输出。在相同电压的条件下，此压电陶瓷驱动器的输出位移量比叠层驱动器有较大的增加，达200μm，结构尺寸也大大减小。该驱动器不需要位移放大机构，可直接应用于有大位移要求的机构驱动。     

基于电流控制的压电陶瓷驱动器

为了解决电压控制型压电陶瓷驱动器驱动压电陶瓷时存在的迟滞、蠕变和带宽窄的问题，设计了基于电流控制的压电陶瓷驱动器，利用压电陶瓷致动器位移与其所带电荷量间的线性关系，该驱动器通过控制压电陶瓷的充电电流和时间控制其位移量．在此基础上，提出了以分辨率换取稳定性的动态保持控制方法，采用该电流型驱动器，实现了开环下对压电陶瓷致动器的稳定、快速、高精度定位．实验结果表明，该驱动器驱动行程为10μm的压电陶瓷时，满行程带宽大于1．5kHz，重复定位精度小于4nm（0．4％）．     

Measurement of small vibration by laser interferometer

The method and experimental results of measuring a small vibrating displacement by laser interferometer are introduced in this paper. The dynamic response of a new kind of tiny piezoelectric driver is detected. Results show that this kind of PZN-PZT tiny driver not only has high voltage-displacement sensitivity, but also its frequency response approaches to 1 kHz.Therefore this kind of piezoelectric driver can be used widely in many fields.     

带柔性铰链的Stewart平台特征值的求解

Stewart六自由度平台在许多方面均有重要的应用，它的连接部件一般为球铰或万向铰，不可避免会产生间隙，这在微小位移的应用中是不允许的。因此，本文采用了无间隙的柔性铰链作为Stewart六自由度平台的连接部件，并推导了带柔性铰链的弹性支杆构成的Stewart平台的动力学方程并编程序求解了特征值问题，经ANSYS软件和实验验证，计算结果正确，表明理论能描述此平台的特性。     

Investigation of the Thermal Diffusivity of Human Tooth Hard Tissue

Experiments of two kinds have been performed in which the heat diffusion effects in human tooth hard tissues have been investigated. The first one has been carried out on an incisor tooth as a whole with the use of a bath system. Experiments of the second kind have been done on slice specimens cut out of a tooth. A laser flash apparatus has been utilized. The time dependence of the temperature response has been measured using tiny thermocouples. The experimental data are then used to calculate the effective overall thermal diffusivity of the tooth structures as well as the thermal diffusivity of enamel and dentine alone. A discrepancy between the calculated results and literature data has been discussed.     

桅杆在自然风中生命链研究

本文系桅杆 在自然风中生命链研究的第三部分,主要研究桅杆在非零均值随机激励作用下的动力可靠性 。文中依据由Io微分方程得到的FPK方程、采用结构总响应统计量分析方法,直接导出在平均风和脉动风共同作用下桅杆顶层总位移的峰值概率密度函数,为直接处理类似非零均值激励总响应的峰值概率密度函数及动力可靠性分析提供一种可行途径。     

电磁超声单向表面波对铝板微小缺陷的检测

电磁超声表面波被广泛用来检测表面或近表面缺陷。双向表面波电磁超声换能器(ElectromagneticAcoustic Transducer, EMAT)会在两侧同时产生能量较低且均衡的超声波,而微小缺陷(缺陷深度远小于表面波波长)的反射信号非常微弱,易被噪声淹没,根据回波信号,难以识别和定位缺陷。为此基于惠更斯叠加原理设计了单向表面波EMAT,对其声场进行了有限元分析;研究了增强侧表面波遇到不同缺陷的响应特性,得出缺陷深度、角度与反射波幅值的关系;并对含不同微小缺陷的铝板进行了实验研究。仿真和实验结果表明,所提方法提高了表面波检测微小缺陷的灵敏度,并实现了缺陷位置及深度的量化。     

独桩平台波浪反应的调谐质量阻尼器控制研究

本文采用调谐质量阻尼器（TMD）铎独平台的波浪反应进行控制,不仅对受控结构的波浪反应进行了随机振动分析,而且还通过一算例讨论了TMD的参数对控制效果的影响,计算结果表明,适当选择TMD的参数的确可以有效地控制独桩平台的波浪反应,因此TMD在简易平台的振动控制领域同样也有着良好的应用前景。     

电动式主动吸振技术研究

研制了一种电磁式主动吸振器,并将之与被动双层隔振系统的结合形成组合减振装置,针对船舶柴油机的振动特点,开发了基于MLMS算法的自适应控制器,进行了数值仿真及模拟柴油机要机台架减振效果振,试验结果表明,该装置对复杂振动具有良好的控制控制效果。     

颗粒系统的多尺度耦合方法

本文用随机模拟的思想产生了均匀分布与正态分布的颗粒系统,建立了大小系统之间的多尺度耦合关系,定义了反映不同尺度系统结构之间相似特征的量化参数-团聚体数目和空隙率,在此基础上建立了颗粒系统的多尺度放大。并且,本文还讨论了系统尺度、颗粒粒径、初始颗粒数以及统计微元的步长对多尺度放大效应的影响,其研究结果表明: 1)在实现关于团聚体数目的多尺度放大时,颗粒尺度较大、初始颗粒数较多,放大效果较好。 2)在实现关于空隙率的多尺度放大时,初始颗粒数较多,放大效果较好;而颗粒尺度对放大效果的影响不大;统计微元的步长对放大效果有一定的影响,对于颗粒分布比较均匀的介观结构, 可以取较大尺度(步长较大)的统计微元进行研究,而对于颗粒分布具有明显非均匀特性的介观结构,则要取较小尺度(步长较小)的统计微元进行研究。     

基于频率响应灵敏度的车身结构的优化设计

针对车身优化的问题,采用频率响应灵敏度分析来降低车身结构的响应位移。在车身有限元模型的基础上计算频率响应,并求得驾驶员座椅支架处的响应位移曲线,从中找出某频率处的振动峰值;为了降低振动峰值,通过频率响应灵敏度分析选择合适的设计变量进行优化计算。优化后车身关键频率处的响应位移明显减小,提高乘坐的舒适性。     

湍流边界层激励下加筋平板振声响应特性研究

船舶、汽车和飞机等高速运动时,其外壳受湍流边界层壁面脉动压力激励而产生的内场声辐射成为该类交通工具自噪声的重要成分。基于模态叠加法计算结构振动响应。采用湍流壁面脉动压力功率谱Corcos模型,计算了外侧气流或水流湍流边界层激励下简支平板振动及内场辐射声,计算值与解析解和试验值吻合良好,验证了算法的有效性。采用湍流壁面脉动压力功率谱改进型Corcos模型,研究了外侧水流湍流边界层激励下平板及板格的振声响应特性,结果表明:水流马赫数低,壁面脉动压力迁移波数大于平板结构弯曲波数,壁面脉动压力波数-频率谱的迁移脊对平板的激励作用可以忽略;横向或纵向加筋对板格振动速度自功率谱级基本无影响;减小板格宽度与长度之比,适当增大板格流向长度可使平板振动辐射声功率在2 000 Hz以上明显降低。