超声换能器压电陶瓷材料的选择

压电超声换能器的性能主要取决于所用压电陶瓷材料的性能。本文在利用改进传输线路法对常用压电陶瓷各项性能测试的基础上，进行了压电陶瓷性能对换能器作用的研究，结果认为，制作高灵敏度换能器宜选用PZT压电陶瓷，制作窄脉冲高分辨换能器宜选用PbNb2O6压电陶瓷，而制作高频换能器则宜用LNN压电陶瓷。     

压电微晶玻璃的制备及性能

选用ＢａＯ－Ｓｒｏ－ＴｉＯ２－ＳｉＯ２（ＢＳＴＳ）系统，制备了具有压电性能的微晶玻璃，研究了基础玻璃组成对显微结构和压电性能的影响，探讨了梯温场中非钛电极性晶体的定向析晶机理。与其它压电材料相比，ＢＳＴＳ压电微晶玻璃具有较高的压电优值因子，是一种较理想的水声换能材料，尤其适用于标准水听器。     

压电晶体型电液开关阀

根据压电晶体的逆压电效应，设计了粘接式多层压电晶体电－机械转换器及其驱动电路，在此基础上设计了压电晶体型电液开关阀，进行了压电晶体型电液开关阀的开启特性实验。     

压电执行器在螺纹插装阀中的应用研究

论文探讨了将压电晶体(PZT)执行器应用于液压螺纹插装阀上的可能性.介绍了常用的智能执行器,并进行性能比较,选择压电晶体作为螺纹插装阀的执行器.提出利用PZT阀作为先导阀控制主阀的新方法.建立液压回路数学模型并进行仿真分析;建立实验测试系统,并进行性能测试.实验结果表明,PZT阀能够成功地控制主阀的油液切换,实验结果与仿真研究吻合得很好;同时提出了一种提高主阀响应速度的改进措施.     

聚偏氟乙烯压电纤维的制备工艺及其压电特性研究进展

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种压电性能优异的聚合物，具有耐化学腐蚀性、耐磨性、高介电强度等优点。不同于常见的PVDF压电薄膜类产品，PVDF压电纤维具有灵敏度高等独到优势。本文介绍了PVDF的压电机理，综述了近年来国内外学者在利用各种纺丝法制备PVDF压电纤维时，通过改变纺丝方法、纺丝参数、纺丝添加剂及后处理条件，提高PVDF纤维的压电性能。     

压电晶体及其在液压阀中的应用

介绍了压电晶体的工作原理、优缺点及其力/位移输出特性,指出了压电晶体的高能量密度和高频响特性是其应用于液压产品的主要原因.同时还介绍了压电执行器的两种主要类型－压电堆和弯曲型压电片,以及它们的特点,并对两种执行器进行了比较,压电堆较弯曲型压电片响应更快、输出力更大.阐述了应用压电执行器必须要解决的几个关键技术--微位移放大、温度补偿、驱动电源、控制器的特点及研究现状,指出关键技术还有待进一步提高.总结了目前国内外压电液压阀的几种典型结构--直动型、先导型、混合型,及其特点和现状;直动型液压阀频率最高但输出流量最小,混合型液压阀流量高但是频响最低,先导型液压阀的频率/流量位于直动型和混合型之间.提出一种冲击型压电数字阀结构,克服了压电晶体输出位移小、温度变化敏感等问题,仿真结果表明,该数字阀可以实现频响200 Hz、压力20 MPa、流量10 L/min的要求.     

准同型相界处BNBT无铅压电陶瓷的研究

探索了准同型相界处BNT—BT（简称BNBT）二元体系无铅压电陶瓷的制备工艺及制备条件。采用XRD、SEM等测试技术,分析了制备工艺和制备条件对准同型相界处BNBT压电陶瓷晶体的微观结构、压电性能、介电性能等的影响,从而确定出最佳的制备工艺和制备条件。利用谐振-反谐振法得出最佳制备条件下制备的BNBT无铅压电陶瓷的介电性、压电性分别为：d33=120pC／N,εr=626,kp=20．34％,Qm=205．34。     

压电陶瓷d33参数自动测试分选机的研制

介绍了一种机电一体化的压电陶瓷ｄ３３参数自动测试分选机，能自动完成装料、参数测试，并根据给定合格值自动分选。该机已用于点火压电陶瓷生产线中。     

新型压电化学传感器的理论与应用研究

介绍了近年来在新型压电传感器方面的研究工作，液隔电极式压电传感器具有构造简单，使用寿命长的优点，能传感晶体表面质量溶液粘度，密度，电导率，介电常数等信息。串联式压电传感器对溶液的电导率和介电常数有高灵敏的频率响应，而且具有极其优异的频率稳定性，其使用寿命可无限期地延长。     

压电直接驱动式伺服阀

介绍了一种利用压电陶瓷直接驱动的压电伺服阀,其机械结构简单、抗干扰能力强,具有高于传统电磁式伺服阀的频宽和分辨率。应用有限元法分析了柔性铰链的结构特性,对压电叠堆的静、动态特性进行了理论分析,并制造了压电直接驱动式伺服阀样机,进行了静、动态性能测试。测试结果表明:该压电伺服阀可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

压电微喷驱动振子振动的理论分析

压电驱动振子是由压电材料层和单晶硅层复合而成.以压电微喷驱动振子为研究对象,根据压电本构方程和弹性薄板弯曲理论,应用能量法对其进行了理论分析,建立了周边固支条件下压电驱动振子振动的理论模型,推导求解了驱动振子一阶固有频率及位移函数,MATLAB编程计算结果与ANSYS软件仿真结果误差为6.6%,表明了二者的一致性.分析了激励电压及压电驱动振子结构参数对轴向振动位移的影响,研究结果可为压电微喷液滴发生器的设计及控制提供理论依据.     

悬臂梁单晶压电发电振子电压输出特性的有限元仿真分析

为了解决化学电池为低功耗电子产品供电中存在的问题,对悬臂梁单晶压电发电振子的电压输出特性进行了分析。根据欧拉伯努利方程和压电学理论,建立了悬臂梁式压电发电振子的电压输出特性数学模型,并对压电振子长度、金属基板与压电晶体的长度比,以及金属基板材料对悬臂梁压电发电振子的电压输出特性进行了有限元仿真分析。结果表明：所建立的数学模型与仿真分析结果基本一致;晶体板与金属基板的长度比存在一个最佳值,使得压电振子的输出电压达到最大,且随着金属基板弹性模量的减小,压电振子的输出电压逐渐减小;当金属基板分别为不锈钢、硅、磷青铜和铝合金时,晶体板与各金属基板的最佳长度比分别为0.60,0.65,0.70,0.75。     

压电高聚物尼龙11的研究进展

综述了新型压电功能材料尼龙11的研究进展，并针对晶体结构与压电性、铁电性的相互关系，评述了拉伸、热处理等工艺因素对材料压电性的影响．     

Optimization of cantilevered piezoelectric energy harvester with a fixed resonance frequency

Piezoelectric energy harvesting is widely used to scavenge vibration energy in the environment.For some vibration sources with fixed frequency,cantilevered harvester can generate the energy effectively,so the optimization theory for cantilevered harvester in such an application is needed.In this article,we present the theoretical and experimental studies of the cantilevered piezoelectric energy harvester with a fixed resonance frequency.An analytical model based on energy method is used to estimate the open-circuit voltage and generated energy.Considering that the harvester may be subjected to the static force or steady-state sinusoidal vibration excitation,static and dynamic analysis is performed for device structure to achieve efficient energy.In the analysis,the effects of geometrical dimension on the energy harvesting performance are discussed comprehensively.Eventually,a prototype is designed and fabricated using(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT)single crystal with ultrahigh piezoelectric properties and coupling factor.Performances of the cantilever with different clamped length are evaluated under sinusoidal vibration excitation,proving the good consistency between experimental results and theoretical prediction.The established analysis can provide useful guidelines for the structure design of cantilevered piezoelectric energy harvester with a fixed resonance frequency.     

压电效应的高阶效应在传感器、执行器中的应用研究

压电体机电耦合过程中的正、逆压电效应原理已被广泛应用于传感器与执行器中,压电类传感器与执行器在应用过程中出现了一些较严重的问题,如非线性问题.由于大多数压电晶体都具有非线性性质,尤其是压电陶瓷,非线性与迟滞特性是其固有特性.讨论压电体的非线性特征,并通过实验验证高阶压电效应对压电传感器和压电执行器的影响及其矫正与补偿方法,从而在工程应用中利用其原理提高传感器与执行器的测量与控制精度.     

压电堆式驱动器对空间钢框架地震反应的主动控制

随着建筑结构向大型化发展,将智能材料应用于建筑结构的减震已经成为一个重要的研究领域,压电智能结构就是目前的研究重点之一.介绍了压电堆式驱动器,建立了结构在地震作用下的运动方程和基于LQG控制理论的最优控制方法.将驱动器布置在空间钢结构框架的底层柱上,并对其在地震激励下的反应进行了主动控制实验研究.结果表明,结构各层的响应均有不同幅度的降低,压电堆式驱动器可以有效地抑制和减小结构的地震反应.     

基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

A load simulation method of piezoelectric actuator in FEM for smart structures

More and more piezoelectric materials and structures have been used for structure control in aviation and aerospace industry. More efficient and convenient computation method for large complex structure with piezoelectric actuation devices is required. A load simulation method of piezoelectric actuation is presented in this paper. By this method, the freedom degree of finite element simulation is significantly reduced, the difficulty in defining in-plane voltage for multi-layers piezoelectric composite is overcome and the transfer computation between material main direction and the element main direction is simplified. The concept of simulation load is comprehensible and suitable for engineers of structure strength in shape and vibration control, thereby is valuable for promoting the application of piezoelectric material and structures in practical aviation and aerospace fields. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10772183 and 10532070) and Foundation Program of Chinese Academy of Sciences (Grant No. KJCX2-YW-L07)     

分片铺设压电梁弯曲分析的无网格法

由不同材料层合而成的层合压电结构中,各层之间的材料的不连续性使得采用无网格配点法处理此类问题时的精度降低.为解决这一问题,将整个问题区域根据材料属性划分成不同的子区域,在每个子区域内采用无网格配点法.为实现各子区域的“粘合”,在子区域的公共边界上分别施加力、电相容性条件和位移、电势连续性条件,导出子区域下的无网格配点法;并应用该方法对层合压电结构在不同铺设方式下的弯曲进行分析并比较.结果表明：分片铺设压电片时,对同样体积大小的压电材料,不同的压电布置会产生不同的对形变的控制效果;采用上下对称粘贴的的铺设方式能实现较好的控制效果.     

Application of Piezoelectric Materials in a Novel Linear Ultrasonic Motor based on Shear-induced Vibration Mode

A novel linear ultrasonic motor based on d15 effect of piezoelectric materials was presented. The design idea aimed at the direct utilization of the shear-induced vibration modes of piezoelectric material. Firstly, the inherent electromechanical coupling mechanism of piezoelectric material was investigated, and shear vibration modes of a piezoelectric shear block was specially designed. A driving point's elliptical trajectory induced by shear vibration modes was discussed. Then a dynamic model for the piezoelectric shear stator was established with finite element(FE) method to conduct the parametric optimal design. Finally, a prototype based on d15 converse piezoelectric effect is manufactured, and the modal experiment of piezoelectric stator was conducted with laser doppler vibrometer. The experimental results show that the calculated shear-induced vibration modes can be excited completely, and the new linear ultrasonic motor reaches a speed 118 mm/s at noload, and maximal thrust 12.8 N.