压电换能型传感器电学响应特性研究

压电元件用作换能型传感器,是一个机电二端网络,压电方程描述了机电转换的关系,而实际应用端口条件将确定传感器的最终输出。文章分析了在理想开路和实际应用条件下的电学响应特性,推导了压电敏感元件在实际应用条件下的传感响应微分方程,给出了传感输出的瞬态响应表达式。     

褶皱型复合式压电换能结构的建模及分析

主要针对现有的Rainbow型和折叠型压电换能结构的不足,提出一种新型的具有较大变形能力,坚固的压电换能结构,即褶皱型复合式压电换能结构。主要对3种结构进行对比及对褶皱型复合式压电换能结构进行理论建模,并在理论上对褶皱型压电换能结构的参数对电势的影响进行分析。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真分析,在相同条件下对比3种结构的变形,以及验证理论分析结果的正确性。     

新型压电单晶与电声换能技术的发展

弛豫铁电单晶PMNT具有优异的压电性能，它可以替代传统的压电陶瓷，在声呐探测，超声成像，高应变驱动器等方面得到广泛的应用。我们已经成功地生长地了尺寸为φ40&;#215;80mm的PMNT单晶，其主要性能为，压电系数d33&;gt;3000pC/N，介电常数ε-5000，损耗tanδ&;lt;0．9％，纵向长度伸缩机电耦合k33-94%，厚度伸缩机电耦合kt-62%，我们成功地制备出了在电声成像系统中的PMNT单晶压电换能器，使探测器的电声信号幅度有显著提高，充分显示了新型压电单晶在电声换能技术中具有巨大的应用前景。     

基于压电换能器的新型超声波助焊技术

利用超声波的机械作用,将超声波应用到焊接技术中,提出一种超声波助焊技术。超声波发生装置发出高频振荡信号,通过压电换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,超声波在焊锡溶液中向前辐射,产生较强的压力,使焊锡溶液在瞬间有较大的振荡速度,降低焊锡溶液的表面张力,确保焊锡溶液在被焊接物表面顺利扩展、流动、浸润,提高焊锡溶液的浸润度。实验结果表明,超声助焊能明显提高焊锡对导线的浸润,提高导线焊接质量。     

埋入混凝土中压电元的电-声换能特性研究

根据埋入混凝土中压电元的机电换能等效图，分析了埋入混凝土中压电换能器的电-声换能特性，指出恒定外界载荷对埋入后压电元的电-声换能特性不产生影响。相应的测试实验结果与理论分析一致。     

超声波清洗机的阻抗匹配电路

本文在分析压电换能器的阻抗特性和工作点的基础上，讲述了超声波清洗机的阻抗匹配原理，并分别介绍了他激式和自激式发生器具体的匹配方法。这些对于超声波清洗机匹配电路的设计和调节都具有参考价值。     

压电换能器无线能量传输技术研究

阐述了一种利用压电换能器进行无线能量传输的方法,既保证了密闭容器内外能量的传输,又可以避免对容器做物理穿透.搭建了三明治结构的能量传输实验系统,并对不同直径的压电换能器片对应的接收声压进行比较.为了减少界面反射,避免回波及多径传播损耗,系统中进一步加入了发送端和接收端阻抗匹配网络,并根据实际测试结果确定了最佳匹配参数.能量传输效率、能量传输增益的对比实验表明,压电陶瓷片传能结构可达到47％的能量传输效率,输出功率可达到15 W以上.     

一种用于大功率超声清洗换能器的压电材料

通过对ＰｂＭｅ（Ｃａ＿（１／４）Ｍｎ＿（１／４）Ｎｂ＿（１／２））＿ｘＴｉ＿ｙＺｒ＿ｚＯ＿３系材料的研究，并以Ｓｒ￣（２＋）、Ｍｇ￣（２＋）等价取代Ｐｂ￣（２＋），以ＣｅＯ＿２作为添加改性剂，研制出机电耦合系数高（ｋ＿ｐ＝０．６２）、机械品质因数高（Ｑ＿Ｍ＝２０３６）、机械强度高（抗张强度为４４２ＭＰａ）、经时稳定性好的适用于大功率超声清洗换能器的压电材料。     

新型并联复合式超声波能量传输机构研究

介绍了一种引线键合领域新型并联复合式超声波能量传输机构.与常规其他形式的超声波能量传输机构相比,用减弱了横向偏转刚度的夹持梁代替常规夹持环结构进行机构有效夹持,可显著降低并联结构的耦合特性.对一体式变截面三段变幅杆的杆长进行了优化设计,从理论上推导了复合振动平均能量密度公式.通过理论分析、有限元仿真及实验证明,此结构可有效提高振幅输出,增大超声波能量密度;通过调节双向振动参数在更大面积范围内完成原子键键合,从而减少键合时间,提高键合效率和强度.     

Co_2O_3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0¹.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。     

功率超声压电陶瓷换能器振动特性的控制

本文提出了用测量压电陶瓷圆板振动频谱和电导纳特性,研究磨边缘的压电陶瓷圆板产生能阱,用等效质量因子m控制耦合径向振动的影响。     

压电陶瓷传感器灵敏度的研究

由于具有压电效应，压电陶瓷能直接将非电量转变为电量，同时它的压电常数可通过调整配方组成或改变陶瓷片的组合方式而得到大幅度提高，从而可有效地提高它的灵敏度，因此，以压电陶瓷作敏感元的传感器越来越受到人们的重视。简单介绍了压电传感器的基本原理及构成，分别从静态和动态两方面，详细讨论了影响压电传感器灵敏度的因素，在此基础上得出了提高灵敏度的有效方法。     

匹配电路对压电陶瓷超声换能器振动性能的影响

研究了匹配电路对压电超声换能器共振频率及其振动特性的影响；分析了由匹配电路和换能器组成的能量传输系统的有效机电耦合系数与匹配电路参数之间的关系。理论与实验表明，由电感和电容组成的匹配电路，使换能器的共振频率发生了变化。通过合理选择匹配电路参数，可提高系统的机电耦合系数，增大声功率输出。     

双激励源压电陶瓷超声换能器的共振频率特性分析

 本文对具有两组压电陶瓷激励元件的夹心式功率超声压电换能器进行了理论及实验研究.当换能器中的两组压电陶瓷元件分别被激励时,换能器可以产生两组不同的共振及反共振频率.利用换能器的梅森等效电路,得出了其频率方程.探讨了换能器的共振频率及反共振频率与其几何尺寸及电学边界条件的依赖关系.研究表明,换能器的共振频率不仅与其几何形状和尺寸有关,而且与电学边界条件有关.在同样的几何尺寸下,电端开路时的共振及反共振频率大于电端短路时的共振及反共振频率.在两种电学边界条件下,换能器的共振及反共振频率与几何尺寸之间的依赖关系是相似的,即当换能器圆锥前盖板的半径比增大时,换能器的共振及反共振频率总是降低的.     

双晶片压电材料微型驱动系统研究

在微型机器人应用中,双晶片压电材料作为执行器将电势能转化为机械变形。通常,此类执行器使用庞大而笨重的电源进行激励,因此限制了其应用范围。该文采用级联型抽头变压器(CTI)升压级与高电压驱动级进行级联,设计并研制了具有高能效、高增益双晶片压电材料微型驱动系统。该微型驱动系统能量转换效率峰值为68.5%,升压增益为162倍,且具备输出频率为4Hz,输出电压为600V的驱动能力。实验表明,该微型驱动系统可驱动双晶片压电材料,使其能在微型机器人领域中得到广泛应用。     

压电陶瓷材料对超声马达性能的影响

考察了３种不同性能的压电陶瓷材料,即偏硬性的铌镁－铌锰－锆钛酸铅（ＰＭＭＮ－ＰＺＴ）、软件的铌镁－铌镍－锆钛酸铅（ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺＴ）和性能介于二者之间的经ＭｎＯ２添加改性的ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺＴ对压电马达性能的影响。利用这３种压电陶瓷材料作为一种摇头式压电超声马达的定子换能器,分别考察了它们对转速、力矩输出、效率和定子换能器的频带宽度等性能的影响。作为对比,也考察了研制的压电马达和日本同类压     

低频窄带压电陶瓷滤波器材料的研究

采用传统的压电陶瓷制备方法,研究锆钛比(r(Zr/Ti)、掺杂、烧成工艺对低频窄带Pb(Zn1/3Nb2/3)x(Sn1/3Nb2/3)yTiAZrBO3四元系压电陶瓷性能的影响,并研究压电振子的杂波抑制方法。结果表明,r(Zr/Ti)为0.71,w(MnO2)=0.5%时,材料的性能达到最佳:机械品质因数Qm=2 600,机电耦合系数k15=0.43,频率温度系数τf=29×10-6/℃;倒去振子两对角的棱角,可以有效地抑制低频厚度切变振动模式的杂波。     

一种新型的径向振动高频压电陶瓷复合超声换能器

 本文研究了一种新型的径向振动压电陶瓷高频复合超声换能器.该换能器由一个压电陶瓷圆环和一个嵌于其内部的金属圆盘复合而成.首先对压电陶瓷圆环及金属圆盘的径向振动进行了简单分析,推出了其机电等效电路和共振频率方程,分析了压电陶瓷圆环的几何尺寸对其共振及反共振频率的影响.在此基础上,分析了由压电陶瓷圆环和金属圆盘组成的复合换能器的径向振动,得出了其复合机电等效电路和共振频率方程.研究分析表明,对于具有相同外半径的压电陶瓷圆盘和压电陶瓷圆环,压电陶瓷圆盘的径向振动共振频率高于压电陶瓷圆环的径向共振频率,并且,压电陶瓷圆环的内半径越大,其径向共振频率越低.当在压电陶瓷圆环内部嵌入一金属圆盘而组成一径向复合超声换能器时,其径向共振频率高于压电陶瓷圆盘的径向共振频率,从而达到了提高换能器共振频率的目的.研制了一些径向复合高频超声换能器,并对其共振频率进行了测试,测试数据证明了理论结果的正确性.     

大功率压电变压器特性及应用研究

本文从分析压电变压器的等效电路出发,介绍了压电变压器模型参数的理论依据及相互关系,对压电变压器的基本参数及特性曲线进行了详细测试及分析,并给出了基于压电变压器的LED驱动电路及驱动器。