超声电机压电陶瓷极化装置的研制

超声电机中压电陶瓷极化后的分区特性是影响电机输出效率的重要因素,针对以往极化方法造成各分区特性不一致的问题,提出了同时同向极化方式,并根据热极化工艺要求,开发了一种新型压电陶瓷极化装置.实验结果表明,该装置不仅提高了压电陶瓷极化后各向分区特性的一致性,而且具有操作方便、功能齐全等优点.     

基于ANSYS的悬臂梁压电陶瓷单晶片发电特性仿真分析

以悬臂梁压电陶瓷单晶片为研究对象,对其在不同条件影响下的发电性能进行了研究。利用有限元分析软件ANSYS中的静力学耦合场分析功能,对压电模块中影响悬臂梁压电陶瓷发电装置的位移激励、结构尺寸、材料属性等相关因素进行模拟仿真,得出各因素对悬臂梁压电陶瓷发电装置发电性能的影响规律,为悬臂梁压电陶瓷发电装置的优化设计提供理论指导。     

基于Lamb波的压电陶瓷/环氧树脂复合材料传感器制备及应用

风力机叶片、飞机机翼等结构均为大面积曲面板类结构,基于Lamb波的结构健康检测技术对细微损伤比较敏感,是目前最具应用前景的技术之一。传统的Lamb波传感器大都采用PZT陶瓷制成,质地脆且硬度大,不能适应于曲面结构检测。将PZT陶瓷粉末与环氧树脂复合制备了一种新型柔性0-3型压电复合材料,研究了质量比、极化电场、极化温度和极化时间等因素对压电复合材料性能参数的影响,开展了多因素正交实验来确定材料制备的最优极化工艺参数。实验研究了该压电复合材料制成的传感器对Lamb波的传感响应特性,与现有的MFC、PVDF和传统压电片等传感元件的响应特性进行了对比分析。将制备的传感器应用于翼型曲面板,利用椭圆定位方法进行损伤检测。研究结果表明,PZT陶瓷/环氧树脂压电复合材料传感器具有良好的传感响应特性,能够很好地贴合于曲面板表面,与只能部分耦合于曲面板的传统压电片相比,采集的Lamb波信号更加准确,从而为曲面板类结构健康监测提供一种新型的柔性压电传感技术。     

Cymbal型压电发电装置等效压电常数分析

压电发电工作于低频时所收集的能量与其等效压电常数和等效电压常数的乘积成正比。为了研究Cymbal型压电发电装置的等效压电常数,建立了Cymbal型压电发电装置的三维有限元分析模型,并分析得出了等效压电常数计算公式;详细地分析了Cymbal型发电装置中金属帽的材料和厚度、金属腔底端直径和顶端直径、金属腔高度、压电陶瓷片厚度等因素对等效压电常数的影响,并给出了等效压电常数的优化准则。试验结果表明,经优化后可获得的等效压电常数大约相当于压电陶瓷本身的60倍。     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电陶瓷的烧结特性

为了制备高性能无铅压电陶瓷,采用固相合成法和水热法合成了(KxNa1-x)NbO3 (KNN)无铅压电陶瓷粉体.利用压制成型法在不同压力下成型,对不同粉体的烧结性能进行了对比,研究了粘结剂(PVA)添加量和陶瓷密度之间的关系,测量了用不同电压极化后陶瓷的压电特性,以及介电常数与温度之间的关系.结果表明:与固相合成法相比,水热合成的粉体有更好的烧结性,添加K会降低陶瓷的烧结性,陶瓷的密度对烧结温度非常敏感.1 050 ℃保温2 h得到的K0.5Na0.5NbO3陶瓷具有较高的压电常数d33 (90 pC/N),该陶瓷的居里温度为410 ℃.     

碳纳米管改性压电薄膜极化工艺的研究

合理的极化工艺是保证0-3型压电复合薄膜良好压电性的重要条件,而影响压电薄膜极化效果的因素很多,其中主要因素是极化电场E、极化温度T和极化时间t。为了改进压电薄膜的电学性能,制备了碳纳米管改性的压电复合薄膜,并采用自制的极化夹具,在硅油中对压电薄膜进行极化,通过分析极化电压、极化温度、极化时间对压电复合薄膜压电应变常数的影响及不同极化条件下压电应变常数随时间的退化状况,进一步优化了压电复合薄膜的极化工艺,提高了压电复合薄膜的压电性能。     

压电陶瓷晶体迟滞特性的本构关系研究

从能量的角度出发,运用本构方法,以热力学唯象理论为基础,通过对压电陶瓷晶体Helmholtz自由能关系进行推导而得出压电晶体的电场强度E与极化强度P的本构关系。与实验结果的对比分析表明,所推导的E-P本构关系能够较为准确地在宏观上描述压电陶瓷晶体的迟滞特性。最后结合实验数据和E-P迟滞曲线对压电陶瓷晶体的Helmholtz自由能和电滞回线进行了分析和讨论。     

具有保护功能的集成式路面压电装置的设计与分析

以工程应用为导向,对比分析了三种压电路面实施方案的优缺点,全面分析了埋入式压电元件的失效机理,明确了集成式路面压电装置方案是保护压电元件免于失效的根本措施.在提出集成式路面压电装置设计要求的基础上,设计并制作了一种集成式路面压电装置.采用有限元对该装置的主要部分进行了刚度和强度校核,并进行了碾压实验.结果表明该装置对压电陶瓷具有保护性能,同时还具有方便拆装的可维护性能.在此基础上提出了两种埋设方案,为路面压电技术进一步贴近工程应用奠定了基础.     

压电驱动器激励的触觉显示器结构设计及有限元分析

本文针对表面纹理质地触感再现,借助有限元软件ANSYS11.0,设计了压电驱动器激励的触觉显示器。利用压电陶瓷的逆压电效应,在压电双晶陶瓷片上下表面施加稳态正弦激励电压,激发整个装置共振;调节电压的峰峰值和频率,激发出不同的振动模式以得到不同的振动响应,从而产生不同的触感。根据粗糙度的定义证实了装置的可行性,为最终研制出一种组合式、高密度、可独立精确控制各振子振动模式的触觉显示器装置提供了可靠的依据。     

纯电力加载下压电陶瓷内环迟滞特性的实验研究

以典型压电陶瓷堆叠执行器为研究对象,对纯电力加载作用下压电陶瓷的内环迟滞行为进行了实验研究和分析。实验采用Sawyer-Tower方法获得了执行器的极化强度,利用高精度电容式位移传感器测量了执行器的输出位移,结合外围实验设备,通过计算得到了堆叠执行器在输入电压频繁折返过程中的电压-极化和电压-应变曲线。从压电陶瓷内部晶体的电畴转向角度出发,对其行为特性的产生机理进行了分析,给出了压电陶瓷堆叠执行器的建议工作区域。     

激光熔覆Ni/SiC陶瓷涂层耐腐蚀性能的研究

采用激光熔覆技术,在45钢表面对含量不同的SiC（质量百分比）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层。对不同含量的SiC熔覆层试样进行了阳极极化线测定,试验表明,不论是Ni60涂层还是Ni60／SiC复合涂层的腐蚀电流密度都远小于45钢,但加入SiC后的复合涂层的耐蚀性能下降。     

快速旋转式偏振成像探测装置的设计

为了获取更快的偏振成像探测速率,本文对现有的机械旋转式偏振成像装置进行了改进,设计了连续旋转检偏器的成像方式,并改进图像处理过程,进一步提高了偏振成像速度。该装置克服了传统机械旋转式偏振成像装置体积大、成像速度慢、效率低的不足,利用电机带动检偏器快速匀速旋转,并与相机的曝光同步,能够快速便捷地实现偏振图像的获取。同时为了实现更高的偏振图像采集速率,对偏振图像采用了流水线式的处理方式,利用每相邻的3幅强度图解算得到偏振图像,使偏振图像与强度图像具有相同的成像速率。经过测试,该装置能够很好地完成偏振图像的采集,获取被测目标的偏振度和偏振角,在稳定工作状态下平均获取一幅偏振信息耗时0.033 s,且具有较好的工作稳定性。本文所做工作提升了机械旋转式偏振成像仪的工作效率,也为进一步提升机械式偏振成像仪的成像速度、实现对运动目标探测打下了基础。     

一种陶瓷套管内径检测分类装置的设计

根据陶瓷套管的结构特性,设计了一种利用陶瓷套管的插拔力间接检测陶瓷套管内径的装置。装置采用了齿轮齿务、丝杠等设计了陶瓷套管的内径检测和分类的机构部分,并利用应变片和PLC进行检测和控制。实践发现该装置基本能够实现预期的功能,但存在效率不高的问题,需要进一步改进。     

Near-field second harmonic imaging of lead zirconate titanate piezoceramic

Near-field optical microscopy has been used to image variations in local optical second harmonic generation (SHG) from the surface of lead zirconate titanate (PZT) piezoceramic. As PZT ceramic is a strongly scattering medium, SHG occurs in the thin layer near the surface of the ceramic. Thus, individual crystalline grains and grain boundaries located near the surface are the main features visible in the images. In general, this technique allows us to determine the local poling direction of individual submicrometre-sized crystalline grains of ceramic by near-field SH imaging at different angles of incidence and polarization states of the fundamental excitation light. In some cases 'hot spots' of submicrometre size showing enhanced SHG have been observed. This enhancement is believed to result from local cavity resonances.     

制药厂房粉尘检测装置设计

详细介绍了制药厂房粉尘检测装置的工作原理,分别检测了不同浓度下的厂房粉尘样本,研制了制药厂房粉尘浓度检测装置,并详细说明厂房粉尘浓度检测装置的结构及特点。实验证明该测量装置性能稳定、测量准确、性价比高,能够广泛应用于制药生产中。     

Near-field second harmonic imaging of lead zirconate titanate piezoceramic

Near-field optical microscopy has been used to image variations in local optical second harmonic generation (SHG) from the surface of lead zirconate titanate (PZT) piezoceramic. As PZT ceramic is a strongly scattering medium. SHG occurs in the thin layer near the surface of the ceramic. Thus, individual crystalline grains and grain boundaries located near the surface are the main features visible in the images. In general, this technique allows us to determine the local poling direction of individual submicrometre-sized crystalline grains of ceramic by near-field SH imaging at different angles of incidence and polarization states of the fundamental excitation light. In some cases 'hot spots' of submicrometre size showing enhanced SHG have been observed. This enhancement is believed to result from local cavity resonances.     

复杂刃形陶瓷刀具微波烧结技术研究

利用微波烧结技术实现了复杂刃形陶瓷刀具的高效制备.仿真研究了微波电场和温度场随试样加载方式的变化规律,实验验证了不同试样加载方式对陶瓷刀具致密度、力学性能和微观结构的影响以及复杂槽型陶瓷刀具的切削性能.研究结果表明,多个试样平行横放且处于微波烧结腔中心位置时,试样之间的电场强度均匀、温差小,更有利于多个试样同时达到致密...     

光纤连接器插芯微内孔研磨实验装置设计

根据光纤连接器陶瓷插芯微内孔研磨的要求,分析和探讨了研磨加工的机理和工艺特点,设计了相应的研磨实验装置.实验证明:该装置设计合理、运行平稳、参数调整方便,完全满足对陶瓷插芯微内孔加工实验研究的要求,也可以作为工业生产装备使用.     

基于可调偏振度源验证偏振光谱强度调制系统

研制了一种结构简单、稳定性好的可见光波段可调偏振度光源,用来验证偏振光谱强度调制(PSIM)实验系统设计的正确性。该光源内部安装有两块K9玻璃组成的玻璃片堆,通过改变玻璃片堆的倾角来调整输出的部分偏振光的偏振度。理论推导了二者的关系,得到了可调偏振度源输出光的偏振度计算方法。根据PSIM系统的实现原理,搭建了验证PSIM性能的实验装置,对可调偏振度源输出的不同偏振度谱进行了测量。实验结果表明:在PSIM实验装置的有效工作波段范围内,可调偏振度源输出光的理论偏振度值与PSIM实验装置测得结果的误差在1%以内,验证了可调偏振度源及PSIM实验装置设计的正确性。该装置有望成为标准偏振光源,用于偏振光谱测量装置的精确标定。