压电致动微喷的压力波特征分析

提出了一种压电致动的阵列微喷,以面向吸入式药物治疗应用。该阵列微喷工作在器件的谐振点上,其工作性能决定于液体腔中的压力波的分布和大小。本文针对该类微喷建立了考虑压电-固-液耦合和压力波传播效应的等效模型,并利用有限元方法对整个器件的结构振动模态和压力驻波模态进行了分析。文章对不同振动模态下,液体腔中的声压力波分布以及对微喷设计的影响进行了讨论。     

压电致动微喷的压力波特征分析

提出了一种压电致动的阵列微喷 ,以面向吸入式药物治疗应用。该阵列微喷工作在器件的谐振点上 ,其工作性能决定于液体腔中的压力波的分布和大小。本文针对该类微喷建立了考虑压电 固 液耦合和压力波传播效应的等效模型 ,并利用有限元方法对整个器件的结构振动模态和压力驻波模态进行了分析。文章对不同振动模态下 ,液体腔中的声压力波分布以及对微喷设计的影响进行了讨论     

压电驱动阵列微喷的加工及实验研究

介绍了一种基于微电子机械系统（MEMS）技术的阵列微喷的加工和实验结果。利用微细加工技术，在硅片上制作了上千个直径够5～20μm的微喷孔阵列。该微喷以压电效应为驱动方式，通过压电片振动所产生的压力使液体从微喷孔中喷出。具有所产生的液滴直径和速度分布集中，无热效应的特点。采用激光相位-多普勒粒子分析（PDPA）系统对不同工作条件下液滴的直径和速度进行了研究。     

剪式压电微喷的设计及分析

利用压电陶瓷的厚度切变振动,设计出一种新型微喷。介绍了它的结构、工作方式及驱动方法。用弹性薄板模型对微喷进行理论分析,推导出振动位移函数,估算了自由振动基频和受迫振动端部位移。用有限元软件模拟振动模态,其模拟结果与理论计算接近。使用微电子及微电子机械系统(MEMS)工艺,在国内首次制备出该类型微喷,加载驱动波形后达到喷射效果。     

新型压电微喷的研制

介绍了一种能够实现微量样品精确供给的压电微喷。该微喷利用压电陶瓷围成液体腔,通过厚度切变振动产生压力波,使液滴喷射。从理论推导、有限元模拟、实际测量三个方面研究了微喷的性能,三者得出的谐振基频基本吻合,从而验证了理论设计和有限元优化的正确性。该微喷工作稳定,施加一个驱动脉冲,只会产生一次喷射。当驱动电压为40 V时,最大喷射距离为3 cm,喷出液滴的体积小于1 nL。     

压电驱动微型喷雾器的研究

研究开发了一种压电驱动微型喷雾器。利用微机械加工技术,制作微米级的喷孔阵列,基于喷墨打印机原理,微喷换能器采用压电驱动方式在其较高阶谐振状态下工作。实验分析了这种微喷换能器的阻抗特性、谐振状态下振动特性以及微型喷雾器的工作性能。实验结果表明,这种喷雾器喷出的雾滴直径大小集中,工作稳定且容易控制喷雾量。     

锯齿型压电梁的电响应分析

压电振子的工作频带宽度是影响压电振动能量收集器发电效率的关键指标。该文旨在分析一种锯齿型阵列式压电振动能量收集器结构模态频率,为压电振子的动力学设计提供参考。首先,基于弹性梁振动理论,推导了锯齿型压电梁的动力学方程,并分析了影响压电梁模态频率的因素。然后,通过COMSOL建立锯齿形压电梁的有限元模型,分析了其频响特性、功率与负载阻抗匹配特性及加速度依赖性。最后,通过实验研究测试了锯齿型压电梁的电压幅频特性曲线,验证了理论分析与仿真模拟结果的合理性。结果表明,锯齿型阵列式压电振动能量收集器能够有效地拓宽工作频带,进而提高发电效率。     

微射流压电气喷的仿真计算及性能测试

针对具体的微射流压电气喷器件进行了仿真和实验测试，通过阻抗谱分析得到压电气喷器件对应前两阶轴对称振动模式的频谱特性，有效实现压电气喷器件与驱动电路的最佳阻抗匹配，为获得最佳的气体喷射提供了基础条件；利用激光扫描多普勒技术分析了压电结构的振动模态、表面速度、位移幅度分布，并与有限元数值仿真结果做了比较取得了很好的一致性。     

基于F P腔的压电陶瓷直线驱动研究

提出一种新的直线驱动压电陶瓷的方法.通过压电陶瓷对可调谐法布里-珀罗(F-P)腔进行驱动,从而改变F-P腔的透射光波长,使用光栅阵列对透射光波长进行定位,找出压电陶瓷的电压-位移特性曲线,并对此曲线取反函数作为新的驱动电压曲线,使压电陶瓷能得到直线驱动.最后使用了F-P腔对这种方法驱动的压电陶瓷运动曲线进行了测试,结果表明,使用这种驱动方法的压电陶瓷运动曲线与曲线起点到终点的直线方差的积分为393.78,而使用三角波电压驱动的压电陶瓷运动曲线与曲线起点到终点的直线方差的积分为44 554.65,可见这种方法使线性程度得到提高.     

浮动式压电振动送料装置的数值研究

利用ANSYS有限元分析软件,对浮动式压电振动输送装置进行了静态分析、模态分析及谐响应分析.明确了振动部件在交流电激励下的振动方式,找到了实现输送目的的振动频率及模态,并分析了浮动式压电振动输送装置的工作原理,为其深入研究提供了理论依据.     

二自由度压电马达的振动分析

分析了平板式二自由度压电马达的工作原理,对压电振子的振动与运动特性的关系进行了探讨。并利用有限元计算方法对振子的振动模态进行了计算,对马达工作时振子的振动模态与结构的关系有了进一步理解和认识。     

压电致动微雾化器的压电-固-液耦合特性分析

针对微雾化器存在的多能域能量耦合问题,建立了压电微雾化器的固-液-声耦合模型,对其耦合特性进行了数值计算,并着重分析了液体层厚度对耦合性的影响,得到了液体层厚度对系统的结构振动、声压力波特性的影响规律.结果表明,由于液体层与固体的耦合作用,压电振子振动的同时,喷孔膜也产生振动,并且两者间存在相位关系;液体层的厚度直接影响结构的耦合性、谐振频率大小及背膜与喷孔膜的相位差,并且存在最佳的设计参数,当液体层厚度为500 μm时,谐振频率最大约是38 kHz,此时,可产生较大的声压力波及较大的流量.微雾化器设计时只考虑压电振子的振幅是不全面的,必须同时考虑喷孔膜的振动及与背膜的相位关系,新的设计原则可为微雾化器的优化设计提供指导依据.     

新型二维压电光学扫描器

介绍了一种新型二维压电光学扫描器的制备和工作原理,并利用有限元模型对二维压电光学扫描器作了振动模态的分析,最后采用激光多普勒干涉仪测量了二维压电光学扫描器的扫描频率和振动特性。实验表明,二维压电光学扫描器仅用2个双压电晶片驱动反射镜实现二维图像扫描,其器件加工简单,结构设计合理,同时适用于驱动器领域,实现二维驱动。     

压电能量收集器件基于有限元仿真比较和研究

利用压电材料制作的器件采集环境中的振动能量,并转化为电能的微尺度器件正日益受到广泛关注。通过有限元仿真分析,研究了新颖的垂直式纳米线阵列结构(VING)和常见的压电悬臂梁结构的能量收集性能。在更贴近实际情况的低频条件下计算了75 000根纳米线阵列结构和压电悬臂梁结构的输出电压以及单位体积能量输出功率,并指出了其各自的特点。最后得出结论:VING更适于在振动强度较大的环境中工作,而悬臂梁结构则更适于在接近其谐振频率的环境中工作。     

3-2型压电复合材料参数对厚度振动模的影响

3-2型压电复合材料在水声换能器应用中主要工作于厚度振动模态.应用切割填充法制备了四种3-2型压电复合材料,并通过改变复合材料中压电陶瓷的体积分数,实验测得了四种3-2型压电复合材料厚度谐振频率随体积分数增加而升高的速率,并分析了不同压电陶瓷与环氧树脂对样品厚度谐振频率变化率的影响.同时分析了复合材料反对称体振动模与厚度振动模的耦合,并提出了避免这种耦合的方法.     

压电主动构件在桁架结构振动控制中的应用

压电主动构件是一种集作动和传感于一体的能承载的器件。文章主要针对研制的压电主动构件,通过实验研究其在桁架结构振动控制中的应用。结果表明,这种压电主动构件作为桁架结构的内控制源,可以有效地提高结构的模态阻尼、抑制结构振动。     

宽频压电振动发电机阵列特性分析与实验

利用压电振动发电机可实现环境振动能量到电能的转化,压电振动发电机阵列可实现较宽频带的振动能量收集,压电振动发电机的特性研究通常采用机械分析方法,该文采用电路分析方法针对压电振动发电机阵列的串、并联方式进行了特性分析,利用电子电路仿真软件PSPICE对串、并联不同连接方式下压电发电机阵列的内阻及负载电压与负载功率进行了比较分析,最后设计了一台压电发电机阵列并进行了实验分析,验证了特性分析的正确性。     

小型压电式超声微幅振动试验台的分析与设计

通过对压电直梁弯曲振动特点进行分析,用有限元分析软件设计出一种结构简单的小尺寸压电式超声微幅振动试验台.该试验台主要由压电直梁、T字型台面及两端附加质量组成,利用压电直梁的奇数阶弯曲振动模态实现梁中间处的台面在竖直方向上的简谐振动.样机的测试结果表明,试验台输出频率涵盖范围广,台面振幅分布均匀度较好和振动幅值精度较高,可作为一种实验平台用以研究超声电机及超声振动输送(给料)中的动态接触问题.     

基于涡致振动的压电能量收集阵列的仿真与实验

为了解决部分微电子设备供电需求大,而单一的压电能量收集结构无法满足的问题,该文对基于涡致振动的压电能量收集阵列进行流-固-电耦合仿真,并与风洞实验数据进行对比.首先对前置阻流体的俘能结构进行测试,验证结构的可行性,然后对串列、并列、错列、长方阵型的压电俘能结构进行研究.仿真与实验结果表明,压电能量收集阵列随风速的增大呈...     

不同过渡热沉封装微盘腔半导体激光器热分析

为了降低微盘腔半导体激光器工作时有源区的温度,提升封装的可靠性,基于Ansys Workbench有限元分析分别对AlN,WCu10,SiC,石墨烯,以及CVD金刚石过渡热沉封装的蜗线型微盘腔半导体激光器进行了热特性分析,得到了器件工作时的温度分布以及热应力、热应变分布.结果显示,SiC封装器件的有源区温度较AlN和WCu10封装器件分别降低了 2.18,3.078 C,并在五种过渡热沉封装器件中表现出最低的热应力,器件热应变最小.SiC过渡热沉封装可以有效降低微盘腔半导体激光器工作时的有源区温度,同时减少封装应力与器件应变,从而提高器件的散热能力和可靠性.计算结果对半导体激光器单管散热及阵列集成散热均有指导意义.