双晶片压电驱动器的研究

为实现较大的驱动力和速度,提出一种新型压电驱动器,研究了驱动器输出性能随压电泵工作腔数、频率的变化规律。制作驱动器,分别进行十腔串联压电泵/五腔压电泵并联、3~5个压电振子工作、50~400 Hz频率下的输出试验。结果表明,压电泵并联时驱动器的最佳输出功率较大;工作的振子数目不同,存在不同的最佳频率使驱动器的输出速度最大,相同的频率使输出推力最大;最佳频率时,驱动器的输出与工作的振子数目呈正比。在150V、380Hz时驱动器输出功率最大,此时输出速度和推力是10.72mm/s、57.7N。     

压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。     

双模式压电粘滑驱动器设计与试验

该文提出了一种双模式压电粘滑驱动器，通过一个中间固支的压电单晶片和柔性放大机构实现非谐振模式和谐振模式的结合，使驱动器达到高运动精度和快速响应的目的。通过有限元法获得了合适的柔性放大机构参数，并分析验证了驱动器双模式工作的可行性。建立了驱动器的动力学模型，并搭建了试验测试系统。实验结果表明,该压电单晶片驱动的驱动器可实现双模式工作。非谐振模式下，样机最小步距为0.056 μm，最大输出负载为1.2 N；谐振模式下，样机最大输出速度为12.56 mm/s ，最大输出负载为1.4 N。     

压电式旋转驱动器的设计与实验

为了实现压电驱动器低频率、高效率的输出,设计了一种低频压电式旋转驱动器,这种旋转驱动器结构简单,由低频电源驱动。首先对旋转驱动器进行了结构设计与工作机理分析;然后建立了系统的动力学模型,得出系统输出位移和固有频率表达式;最后制作了实验样机进行实验测试,以微小物料为研究对象,测试驱动器的驱动能力。测试结果表明,当系统频率在91.5Hz时,旋转驱动器性能最佳,输出振动位移大致为45μm,物料移动最大速度为0.15cm/s。     

一种新型直动式压电直线电机的设计

为研制高精度、大行程、宽频响的压电直线电机,提出了一种基于叠层型压电陶瓷的直动式压电直线电机.分析了电机的工作原理,对电机的结构进行了设计,制作了原理样机,并进行了实验研究.实验表明,在一定频率范围内,定子驱动足纵向振幅保持不变,且最大幅值为900 nm,电机最大无负载速度为4.8 mm/s,最大输出推力为4.5 N.     

单级静态高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG固体激光器

报道了采用对称平面平行腔结构实现单级静态输出30 kW高峰值功率灯抽运Nd∶YAG固体激光器的研究结果。从速率方程出发,推导出脉冲Nd∶YAG固体激光器的单脉冲能量表达式,模拟出输出镜最佳透过率及最大输出能量。通过实验选取激光器工作的最佳参数,研制出一台高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG激光器,理论模拟和最佳实验结果基本一致。激光器在最大输入电压为800 V,脉宽为2 ms时,输出最大单脉冲能量60 J,最大峰值功率30 kW,光束质量M2为5.9,总体电光转换效率3.3%。在最大输入电压为800 V,脉宽为1.5 ms时最大平均功率405 W。采用该激光器切割6 mm低碳钢和4 mm不锈钢,在脉宽为2 ms,频率为6 Hz,峰值功率为30 kW时,切割4 mm不锈钢速度为1 mm/s,切割6 mm低碳钢速度为1.5~2 mm/s。     

单级静态高峰值功率灯抽运脉冲Nd:YAG固体激光器

报道了采用对称平面平行腔结构实现单级静态输出30 kW高峰值功率灯抽运Nd;YAG固体激光器的研究结果.从速率方程出发,推导出脉冲Nd,YAG固体激光器的单脉冲能量表达式,模拟出输出镜最佳透过率及最大输出能量.通过实验选取激光器工作的最佳参数,研制出一台高峰值功率灯抽运脉冲Nd:YAG激光器,理论模拟和最佳实验结果基本一致.激光器在最大输入电压为800 V,脉宽为2 ms时,输出最大单脉冲能量60 J,最大峰值功率30 kW,光束质量M2为5.9,总体电光转换效率3.3%.在最大输入电压为800 V,脉宽为1.5 ms时最大平均功率405 W.采用该激光器切割6 mm低碳钢和4 mm不锈钢,在脉宽为2 ms,频率为6 Hz,峰值功率为30 kW时,切割4 mm不锈钢速度为1 mm/s,切割6 mm低碳钢速度为1.5～2 mm/s.     

单相短柱型直线超声电机的设计

提出了一种单相驱动的立式短柱型压电直线超声电机,论述了该电机的动作原理和设计过程。该电机利用纵向振动和横向振动的耦合模态工作。为获得同一驱动频率的一致的双向运动特性,该电机采用对称结构,利用压电陶瓷在短路和开路时弹性模量存在差异的特性,用单相驱动信号实现了纵向和弯曲耦合模态的有效激发。以增大电机弯曲振动模态前后振幅比为目标,利用三自由度集中质量的简化模型,优化了定子的结构。制作了电机的原理样机,对其进行了输出性能测试。实验结果表明,电机的输出性能良好。电机定子长22mm,自重3.3g,0.3N输出推力下最大速度达140mm/s,5N预压力下最大输出推力近1N。     

单相短柱型直线超声电机的设计

提出了一种单相驱动的立式短柱型压电直线超声电机,论述了该电机的动作原理和设计过程。该电机利用纵向振动和横向振动的耦合模态工作。为获得同一驱动频率的一致的双向运动特性,该电机采用对称结构,利用压电陶瓷在短路和开路时弹性模量存在差异的特性,用单相驱动信号实现了纵向和弯曲耦合模态的有效激发。以增大电机弯曲振动模态前后振幅比为目标,利用三自由度集中质量的简化模型,优化了定子的结构。制作了电机的原理样机,对其进行了输出性能测试。实验结果表明,电机的输出性能良好。电机定子长22 mm,自重3.3 g,0.3 N输出推力下最大速度达140 mm/s,5 N预压力下最大输出推力近1 N。     

基于压电陶瓷直驱的前向像移补偿系统

为补偿面阵测绘相机航摄成像过程中的前向像移,设计了采用压电陶瓷驱动器直接驱动焦平面组件的前向像移补偿系统,给出了前向像移补偿系统工作时序。压电陶瓷驱动器工作于位置闭环模式,通过斜坡递增设置压电陶瓷驱动器位置给定,使压电陶瓷驱动器驱动焦平面组件以期望速度移动,补偿前向像移速度。实验结果表明,前向像移速度为2.5mm/s时,前向像移补偿系统最大像移补偿残差为0.38μm;前向像移速度为3.5mm/s时,最大像移补偿残差为0.48μm,远小于1/3像元尺寸。相机最长曝光时间为20ms时,前向像移补偿频率可达25Hz,满足高频航测成像前向像移补偿需要。     

手机按键面板光纤激光切割工艺研究

采用光纤激光精密切割系统,进行了手机金属按键面板的切割实验,研究了输出功率、切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体及气压等参数对手机金属按键面板切割质量的影响.通过试验和分析,获得了最佳工艺参数.采用激光器的输出功率为25 W、重复频率为1 800 Hz和脉冲宽度为0.3 ms,辅助气体O2压为0.25 MPa,扫描速度为8 mm/s,切割出高质量的手机按键面板.     

换能器式直线超声马达

提出了一种仿行波双向超声波直线马达。该马达具有结构和驱动简单,可方便地实现正反向中运动等优点。在分析了该马达基本原理的基础上,研制了试验样机。样机的性能参数为：激励频率21．46kHz,预紧力3．2N时对应的最大移动速度为400mms/,预紧力1．6N时对应最大推力为2．1N.     

心血管支架的光纤激光切割工艺

心血管支架植入手术是目前治疗心血管疾病的首选方案之一。采用光纤激光精密切割系统,研究了激光输出功率、切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体及气压等参数对心血管支架切割质量的影响。通过实验和分析,获得了最佳切割工艺参数:输出功率为7W,脉冲宽度为0.15ms,重复频率为1500Hz,扫描速度为8mm/s,辅助氧压为0.3MPa。采用该工艺参数,切割出了高质量的心血管支架。     

收集人体动能的压电俘能器研究

提出了一种基于压电效应的人体动能转换装置(压电俘能器),并对其发电能力进行了理论和试验分析。结果表明,在一定变形范围内,压电俘能器的输出电能随着激励力的增加而增大;当激励频率和压电俘能器结构尺寸确定时,压电俘能器的输出功率随着负载电阻的变化而变化,且存在最佳的负载使其输出功率达到最大值,最大输出功率是压电俘能器开路时电压和电容的函数,最大输出功率与外接滤波电容无关。在2Hz(行走频率)激振频率下,压电俘能器最大输出功率为0.31mW。     

直管谐振式低频压电声能量回收系统

为了高效回收环境中的声能,基于阵列式压电换能器、直管谐振腔以及能量回收电路提出了一种声能量回收系统.当声波进入直管谐振腔,管中产生谐振驻波作用于压电换能器,将声能转换为电能.本文设计了能量回收电路并且进行理论、仿真分析实验研究了压电振子数量、声波频率、声压级对输出电压的影响,分析了负载电阻对输出电压及功率的影响.实验结果表明,该装置可回收不同频率的声能量,在声波频率为96Hz时发电效果最优.当入射声压级为110dB时,不使用能量回收电路,输出交流电压有效值最高达12.9V,输出交流功率最高达到799μW;使用设计的能量回收电路,最高输出直流电压为64.2V,最高输出直流功率为473μW.该声能量回收系统不仅可以作为声能量采集器,还能对无线传感节点等独立工作的微型电子系统供能.     

Low power 13 Gbit/s VCSEL current driver in 0.18 μm CMOS for optical interconnection

A design of 13 Gbit/s vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) driver using 0.18 μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology is presented in this paper. The core unit of the driver consists of pre-amplify stage and output stage circuit. Techniques of three stages differential amplifier with low impedance load and active feedback are employed in pre-amplify stage, and technique of C3A is adopted in output stage to acquire low power consumption and high speed. The experimental results show that the circuit can work at the data rate of 10 Gbit/s and maximum of 13.2 Gbit/s. The output modulation current is up to 12.5 mA and the power dissipation is only 68 mW with a 1.8 V power supply.     

压电悬臂梁俘能器输出特性仿真分析

为了研究压电俘能器的振动频率、内阻抗、负载及输出功率之间的耦合关系,基于ANSYS APDL软件,对单、双晶串联、双晶并联等多种不同配置方式的压电悬臂梁俘能器进行了压电 电路耦合分析。研究表明,俘能器内阻抗随振动频率呈现非线性变化,在短路谐振频率处达到最小值,在开路谐振处达到最大值;俘能器内、外阻抗匹配时,俘能器输出功率达到最优值;俘能器阻尼较小时,最优输出功率出现在短路谐振与开路谐振处,随着阻尼比逐渐增加,最优输出功率出现在两者之间,且只有一个峰值。