惯组减振系统设计及试验研究

根据惯组减振技术要求,利用金属减振器设计减振系统。通过试验验证了减振系统的减振效果,并对惯组动态性能进行了测试。试验结果表明,沿惯组3个轴向的减振效率均在29%以上,其中z向减振效率达到53%。对于挠性加速度计较为敏感的500 Hz频率点,振动传递率均小于30%,〖JP2〗振动量级在0.053 g2/Hz(g=9.8 m/〖JP〗s2)以下。安装减振器后,陀螺带宽大于50 Hz,角速率延时约为5 ms;加速度计带宽大于80 Hz,说明减振器对系统动态性能影响不大。此外,研究还发现金属减振器轴向减振效率较周向减振效率低。     

基于压电陶瓷的减振器的设计

在有限元软件ANSYS软件进行模态分析和静力结构分析的基础上,设计制作了一种家电用压电主动减振器.该减振器由压电陶瓷、Diamond-Shape位移放大机构构成.对该减振器进行了放大率的计算,其放大率可达3.30;并对减振器进行阻抗分析、低温性能检测及减振降噪测试.通过减振降噪测试数据表明,该减振器可对一定频段的家电振动与噪音起到抑制作用,最大可降低噪音32％.     

不锈钢基压电厚膜俘能器的制作与性能测试

由于硅基底断裂韧性低及压电厚膜有利于提高俘能器输出功率,因此,该文提出在304不锈钢基底上制备PZT压电厚膜俘能器。304不锈钢薄片既作为基底又作为下电极,金属Pt/Ti结构作为上电极。不锈钢基底厚为30μm,采用电流体驱动雾化沉积制备5μm厚的压电材料,通过对压电材料XRD表征,得到了在(110)晶向择优取向的钙钛矿结构。设计了长20mm、宽5mm压电悬臂梁结构俘能器。实验表明,压电俘能器的谐振频率为81Hz,当加速度为0.69 g(g=9.8m/s2)时,输出开路电压峰-峰值为1.3V;负载电阻为260kΩ时,输出功率最大(为0.758μW),对应的功率密度为3.19mW·cm-3·g-2。     

石英微机械陀螺敏感器件减振设计

石英微机械陀螺敏感器件在多轴陀螺应用中,各敏感器件之间存在振动干扰,导致陀螺噪声过大,输出信号中存在低频信号,无法满足使用要求。应用减振技术设计了一款集成式的减振器,该减振器具有体积小、质量轻等特点。利用有限元法模拟计算减振器减振效率及固有频率,该减振器在敏感器件激励频率范围内减振效率大于96%;减振器转动振动模态固有频率大于陀螺带宽(150Hz)的两倍以上;减振器低阶线性振动模态固有频率大于敏感器件检测频率与激励频率之差(340Hz)的两倍以上。     

AlGaN/GaN HEMT 2DEG电致耦合模型的研究

传统计算AlGaN/GaN异质结二维电子气(2DEG)的方法是根据Hooke定律计算c轴方向压应变与拉应变,然后利用压电模量计算出不依赖于栅压的2DEG,称为非耦合模型计算.提出了一种电致耦合模型来计算2DEG,在计算过程中考虑到弛豫度与附加电场对材料压电效应的影响,结果发现,当Al组分x=0.30时,压电极化电荷密度低于传统方法的计算值,两种模型的计算值相差7.17%,由此可见,当电场作用于材料时,材料产生逆压电效应,最终导致压电极化电荷密度降低.     

风车型低频压电振动能量采集器的研究与设计

基于微机电系统（MEMS）设计了风车型结构的压电振动能量采集器,通过压电效应将低频振动能量转化为电能,用以解决环境中低频能量采集的问题。风车型结构的压电振动能量采集器以硅为基底,以PZT 5A为压电材料,包含上、下电极;4条悬臂梁旋转连接中心质量块与四周固定端,类似于风车结构。数学建模与有限元仿真分析表明,在结构尺寸与材料相同的情况下,圆弧风车型结构的谐振频率较直接连接、直角连接结构的谐振频率更低;4条悬臂梁距离中心质量块越远,谐振频率越低;在0.1g(g=9.8 m/s2)加速度谐振状态下,输出电压约为6.2 V,最大位移接近1.2 mm。基于MEMS工艺,通过IntelliSuite软件研究和定义了风车型振动能量采集器的工艺流程。     

薄膜体声波谐振器横向杂散模式三维仿真分析

利用有限元分析软件ANSYS建立了FBAR三维振动模型,分析了不同有效区域形状(方形、圆形、非正五边形)、不同有效区域面积(10 000μm~2、15 625μm~2、22 500μm~2、30 625μm~2、40 000μm~2)和不同压电层材料(AlN、ZnO)对其横向杂散模式的影响,得到了阻抗特性曲线及不圆度(NC)。有效区域形状为非正五边形时,得到最平滑的阻抗曲线和最小的NC值为0.015 1;有效区域面积为40 000μm~2时得到最小的NC值为0.005 5;在相同谐振频率(1.76GHz)下,用ZnO作压电材料时得到较小的NC值为0.012 9。     

GaN压电半导体杆的非线性动态响应研究

利用有限元分析方法,研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题,得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解,并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明,简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况:由于电流密度中的电非线性项,电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性;力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化,但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。     

偏铌酸铅压电陶瓷性能的测定

本文介绍了利用HP-4192A型低频阻抗分析仪,在不同的激励电平下,测量厚度伸缩振动模式的偏铌酸铅压电陶瓷振子的导纳随频率的变化,由所得导纳圆图得出所需的振子参数,从而确定振子的材料参数。测量结果表明,在700mV/mm左右的激励电平下,压电陶瓷振子呈现明显的非线性效应。此外,我们还研究了偏置电场对振子频率fs、最大电导G_(max)以及试样电容的影响,在所测偏置电场范围内,发现这些参数随偏置电场的增加有增大的趋势。     

GMM,PZT和弹性基板复合磁电耦合效应研究

将超磁致伸缩材料(GMM)、压电材料(PZT-5H)复合于弹性基板上,利用共振原理构造了一种新型的磁电换能器。当激励磁场的频率等于或者接近于弹性基板的固有频率时,GMM将驱动弹性基板振动并发生共振,粘结于基板上的压电材料的输出电压将达到极大。实验研究表明,该器件的磁电耦合电压曲线呈现多个峰值,在800Oe偏置磁场和1Oe交变磁场激励下,谐振点处的磁电耦合电压系数达到1.552V/Oe。