可用于压电发电的振动测试与复现的研究

该文介绍了压电发电获取振动能的现状,近年来,人们对绿色能源的需求越来越大,利用压电发电获取环境中振动能成为研究焦点。阐述了压电发电基本原理,压电发电是利用了压电材料的正压电效应。设计测试系统实地测试了路基振动波形并探讨了在实验室中复现所测振动波形的方法。     

基于压电陶瓷执行器的车削振动控制系统研究

针对车削加工时振动对加工精度的影响,设计了一种车削振动主动控制系统,系统控制器采用基于人工免疫系统的改进型反馈控制器,执行器采用压电陶瓷材料设计制作,建立压电陶瓷执行器和专用刀架传递函数模型,在Matlab环境下进行建模仿真,当振动频率在50～150Hz时仿真结果表明该控制系统能抑制振幅97%以上;另外进行了现场试验,以普通45#钢为车削工件,车削深度为0.07mm,在正常转速下对车削振动进行主动控制,结果证明设计的车削振动控制系统能抑制车削振动幅度37%以上。     

用压电陶瓷助力元对柔性结构进行主动振动控制

本的目的是分析研究压电陶瓷助力元控制振动的能力，分析模型的主体为一个平板机翼，压电陶瓷助力元对称地贴它的上下表面上，在假定的运动形态的基础上，用拉格朗日方程建立组合结构的振动分析模型，分析结果表明压电陶瓷助力元能有儿地控制结构振动。     

红外热像观测压电陶瓷振动模态的研究

应用红外热像全场观测的研究方法,用不同工作频率激励PZT-5矩形压电陶瓷片,对其谐振频率和振动模态进行研究,确定了红外热像法识别压电陶瓷振动模态的可行性.研究结果表明:用红外热像测定试样主要振动模态及其频率,共得到8个谐振频率,与传输线路法测试结果一致;用红外热像显示试样谐振时应力分布,结果与ANSYS模拟所得应力分布图基本吻合.结论认为,红外热像法是研究压电陶瓷振动模态行之有效的方法,对压电陶瓷传感器设计和应用具有参考价值.     

压电陶瓷片耦合振动模态的ANSYS 模拟分析

埋置于混凝土中的压电陶瓷片可用于混凝土结构的无损监测，而其自身的力学行为可视为一周边固定的复合薄圆板的振动。由于所研究的压电陶瓷片是由压电陶瓷层和薄铜片两种不同材料所组成，因此不仅存在自由度的耦合问题，同时还存在不同物理场的耦合问题。本文利用ANSYS6．1对所研究的压电陶瓷片进行了压电耦合分析，并得出了其正反谐振模态。     

复合式压电振动能量收集器的研究

为解决无线传感器网络和便携式电子产品的自供能问题,研究了基于电磁耦合的压电悬臂梁式振动能量收集器.理论分析表明,通过增加压电悬臂梁的所受外力,可以按平方关系提高其产生的发电量.即采用PZT4压电元件及铍青铜作为金属基板,以固定于基板末端的永磁铁作为质量块制作了基于电磁耦合的悬臂梁式压电振动能量收集器.实验表明,压电悬臂梁附加永磁铁后其最大输出电压增加了222％,压电悬臂梁在磁场强度分别为0T与1T的作用力下,电压值的增幅分别为0.38％和2.12％.     

基于压电陶瓷驱动的腹腔手术微型机器人

本文简要介绍了一个基于压电陶瓷驱动的腹腔手术用微型机器人系统，重点叙述了 微型机器人关节驱动部件的结构设计方案及其实现，对所设计的柔性铰链进行了定量力学分 析，并通过实验证明采用柔性铰链来实现驱动位移的放大是确实可行的．     

压电陶瓷动态驱动电源的设计与研究

设计了一种适应压电陶瓷动态特性应用的驱动电源,分析了该动态驱动电源的原理及参数的设计选择方法,并进行了实验验证。实验结果表明,该电源具有良好的动态性能,满足了设计的要求。     

利用压电元件的空间挠性结构振动主动控制研究

挠性结构是一种典型的空间结构形式,这种结构有模态频率低、模态密集和阻尼小的特点,在外界扰动下易引起振动,对航天器的定位精度和精密仪器的正常工作造成影响,但传统的被动振动控制方法难以奏效。基于压电元件的振动主动控制是最有潜力的一种振动抑制方法。本文模拟空间结构制作一挠性梁,通过实验分析和压电传感器／驱动器布置位置和数量的优化设计,采用独立模态方法对梁的振动进行控制,取得了良好的抑振效果。     

压电驱动微型振动平台的仿真分析

针对航天领域一些微型零件的测试要求,设计了一种以压电元件为驱动源,结合柔性铰链机构的微型振动平台,建立了微型振动平台的有限元模型,模拟几种常见的控制波形,对平台在多点激励下的动态特性进行了仿真分析。结果表明,可以通过计算机设计复杂控制波形,使平台变换姿态或按一定规律振动。该文的仿真分析为平台的进一步研制提供了重要的参考依据。     

基于压电陶瓷微位移执行器的精密定位技术研究

阐述了压电陶瓷微位移执行器的驱动原理,介绍了执行器的性能与应用情况;利用自行设计的输出特性测试系统,对WTYD0808042压电陶瓷微位移执行器进行了相关实验研究,分析了执行器的非线性和迟滞特性;采用Duhem算子建立了压电执行器的迟滞模型,利用建立的Duhem模型作为PID反馈控制的前馈环节进行闭环精密定位控制的研究。实验结果表明:该模型能够有效降低非线性和迟滞特性对压电执行器位移输出精度的影响,提高执行器的动态响应特性。     

压电式加速度传感器振动信号采集系统

针对变压器产生的振动信号的特征,设计了一种基于压电式加速度传感器的变压器振动信号采集系统。以振动控制台为试验对象,利用此系统对控制台输出的振动信号进行采集,并用快速傅里叶变换对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明：该系统将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换成了标准的电压信号,能够准确、实时地采集振动信号,为变压器故障在线监测奠定了基础。     

基于振动能量收集的传感器自供能技术研究

复合式能量收集技术是一种基于压电和电磁的传感器自供电技术.对复合式能量收集系统进行分析,给出系统的数学模型,讨论系统共振频率与系统结构参数的关系;设计了一种压电和电磁复合式能量收集装置,并进行实验验证.结果表明:给出的数学模型基本反映了系统的输出特性,在共振频率为18 Hz时,与单一型电磁技术实验在共振频率处得到的3.2 mW负载功率相比,复合式能量收集技术获得的最大负载功率3.8mW,增加了19％.     

基于厚度剪切振动的压电圆盘微陀螺的制作和分析

基于面内振动模态工作的圆盘陀螺在利用压电方式驱动和检测时,需要在圆盘振动体侧壁上加工压电换能器,很难由MEMS工艺实现.为实现压电圆盘陀螺的小型化,设计制作了一种直接由压电材料作为振动体,基于厚度剪切振动模态工作的新型压电圆盘微陀螺.厚度剪切振动模态使得陀螺可以通过在压电基片上下表面制作金属电极的MEMS工艺进行加工.通过对加工出的陀螺器件进行阻抗分析发现加工出的陀螺具有良好的对称性,基于阻抗分析得到的品质因数通过有限元分析可知,陀螺可实现高灵敏度、低非线性度、大量程、低角速度耦合误差等性能.     

悬臂梁压电式振动发电机材料性能优化研究

具有高能量密度的微型压电振动发电机可以无限、持续地为无线传感器网络提供能量。为了提高有限体积悬臂梁压电式振动发电机的发电能力,通过力学模型及有限元仿真分析了单晶片型式、双晶片并联型式和双晶片串联型式压电振动发电机的材料参数与输出电压及固有频率之间的关系。结果表明,在低频工作环境下,应优先选择PZT-4、PZT-5A、PZT-5H的压电材料和不锈钢、镍合金的基板材料。     

双梁磁力压电振动能量采集器的实验和仿真

基于非线性技术改善能量采集器的能量采集效果作用,本文研究了非线性磁力耦合的双悬臂梁压电振动能量采集器,该采集器由两条不同的固有频率悬臂梁与永磁体组成.本文给出双梁磁力耦合压电能量采集器模型并建立了动力学方程式,通过实验测试获取相关参数与拟合磁力公式,数值仿真分析了双梁固有频率比1∶1.2与1∶1.5和永磁体初始间距40mm与30mm的4种结构能量采集器的电压输出性能与频率特征.根据数值分析设计实验:外激励加速度3m/s2作用下,双梁磁力结构能量采集器比单梁线性结构多一个电压共振峰;双梁固有频率比为1∶1.5比双梁固有频率比1∶1.2的电压响应带宽宽;初始磁距30mm共振峰值分别为(12Hz,39.4V)与(18Hz,13.4V)比初始磁距40mm两电压共振峰高且电压共振峰峰之间的电压输出比其他组合结构高.     

提高振动发电机充电效率实验研究

为提高压电单晶悬臂梁振动发电机充电效率,建立集能量捕获存储于一体的振动发电储能系统,测试了同一规格陶瓷片贴于梁不同位置发电机的发电与充电性能,试验发现:在一阶与二阶振动模态下,各存在一个最佳粘贴位置可使发电机充电效率得到显著提高.在一阶模态下,陶瓷片贴于悬臂梁根部时,发电机充电时间最短;对于二阶模态,陶瓷片贴于梁中间位...     

高精度数字跟踪式压电陶瓷驱动电源设计

设计了一种数字跟踪式复合结构的压电陶瓷驱动电源。采用数字式自适应信号源,驱动高精度运放OP07和高压大电流运放PA04组成复合式放大器,通过合理的相位补偿、保护电路设计和散热计算,实现高精度低漂移的压电陶瓷驱动。     

一种宽频的磁式压电振动能量采集器

基于环境能量采集的压电振动能量采集器为无线传感器和微机电系统的长期供能提供了一种有效解决方案.目前研制的压电式振动能量采集器存在工作频率高,且频带窄的问题.给出了一种通过磁力的引入使其在低频下工作的、宽频的压电振动能量采集器,并搭建了测试系统对器件进行分析测试.在压电悬臂梁上放置永磁铁取代传统的质量块,同时在悬臂梁的上...     

基于电荷输出型压电传感器的冲击波超压存储测试系统

针对集成电路压电（ICP）型传感器抗振动和抗热冲击性能不足的问题,实验对比了高阻电荷型与 ICP 型压电传感器的抗振动以及抗热冲击干扰性能,发现电荷输出型相比于 ICP 型压电传感器对复杂测试环境有较好的抑制作用。采用电荷输出型压电传感器设计了存储测试装置及其抗振动、防潮的保护外壳。实验表明：设计的存储测试装置能可靠触发,可实现冲击波压力信号的采集、显示和回读。