新型压电光学扫描器的性能分析及控制

详细分析了压电扫描器的机械特性，及其对扫描特性的影响，通过调整输入波形的形式来修正压电扫描器的扫描畸变，从而达到计算机控制压电扫描器扫描的高精度和可控性。压电扫描器的扫描角度能达到３°以上，扫描频率为２０Ｈｚ以上，扫描线性度为 １％。     

新型压电光学扫描器的性能及控制

详细分析了压电扫描器的机械特性，及其对扫描特性的影响，通过调整输入波形的形式来修正压电扫描器的扫描畸变，从而达到计算机控制压电扫描器扫描的高精度和可控性。压电扫描器的扫描角度俑达到３°以上，扫描频率为２０Ｈｚ以上，扫描线性度为１％。     

新颖的压电复式二维光束扫描方法简析

本文介绍了一种新颖的压电复式二维光束扫描器，对该光束扫描器的工作原理、结构特点以及扫描器的特性进行了分析。     

新型低温扫描器

介绍了全新概念的低温压电角扫描器(PZTA)的理论特性和制作技术。进行了利用压电陶瓷"逆压电效应"原理进行大角度、可控光扫描的探索性的工作,并取得了可喜的成功。     

压电双晶片扫描器的低温迟滞蠕变特性

研究了用于空间红外相机低温光学系统的压电双晶片扫描器的低温迟滞蠕变问题.压电双晶片具有行程大,不发热,在低温下仍然能够工作等优点,然而由于压电陶瓷固有的迟滞蠕变特性,使得其扫描精度受到了较大的影响.本文在常温和低温下,对所研制的压电双晶片扫描器的迟滞和蠕变特性进行实验研究和特性对比.结果显示:尽管压电双晶片扫描器的迟滞量和蠕变量均有大幅度下降,但由于总行程的下降幅度更大,使得迟滞度和蠕变系数有较大上升;120 K下的迟滞度约为300 K下的2倍,120K下的蠕变系数比300 K下的上升了一个数量级.低温下压电双晶片扫描器的迟滞和蠕变特性相比常温下更加严重,这给其在低温下的高精度应用带来了更大的影响.     

扫描隧道显微镜扫描器的迟滞非线性控制

压电驱动器被广泛应用于扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)的扫描器,但压电材料本身的迟滞非线性特性影响了STM的扫描精度。为了补偿由于迟滞非线性带来的扫描器控制误差,提高STM的扫描精度,基于迟滞非线性模型,设计了前馈控制器,并与PID反馈控制相结合。利用所设计的控制器进行了扫描实验,并与位移反馈控制扫描进行对比。实验结果表明,采用位移反馈控制时光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别为4.41%和2.65%,采用迟滞逆模型与PID反馈的复合控制后,光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别减小到1.26%和0.27%,迟滞引起的非线性误差得到了补偿,减小了扫描器控制误差,提高了扫描精度。     

新型低温扫描器

介绍了全新概念的低温压电角描器（ＰＺＴＡ）理论特性和制作技术。进行了利用压电陶瓷“逆压电效应”原理进行大角度、可控电扫描的探索性的工作，并取得了可喜的成功。     

补偿压电陶瓷迟滞和蠕变的逆控制算法

研究了用于扫描探针显微镜,特别是原子力显微镜(AFM)中的扫描器高精度定位问题。压电陶瓷驱动器通常用于这种扫描器中,在无补偿的开环控制期间,它在输入电压和输出位移之间表现出明显的迟滞和蠕变。迟滞和蠕变降低了扫描器的定位精度并使扫描图像出现了畸变。给出了迟滞和蠕变模型及参数的在线辨识方法。在AFM的扫描控制中,使用基于该模型的逆控制算法补偿了压电陶瓷的迟滞和蠕变。在分析中,Preisach迟滞模型和对数蠕变模型被用于描述压电陶瓷驱动器的非线性。由于该方法不需要在控制过程中进行参数设置,因此很容易使用。此外由于是开环控制方法,可以具有更好的分辨率。闭环操作能够给出较好的迟滞和蠕变补偿,但由于在高带宽情况下传感器动态范围的限制,对于小扫描区域或样本特征,它减小了成像的分辨率。三角波轨迹跟踪的仿真结果说明轨迹误差在传感器噪声量级上,证明了这个方法的有效性。     

硅基PZT压电驱动扫描微镜的设计与优化

设计并研究了一种硅基PZT压电悬臂梁驱动扫描微镜器件.这种扫描微镜采用单晶硅平面微镜面作为光扫描反射元件,由硅基压电复合弹性悬臂梁作为驱动机构控制水平微镜面偏转实现光信号的扫描.整个光扫描微器件可以阵列方式集成在单个硅芯片上,形成光扫描器阵列.采用数值有限元分析的方法模拟和优化了压电复合弹性悬臂梁驱动扫描微镜的力学性能.分析表明,微镜偏转角与压电悬臂长度和工作电压呈线性关系.在研究了影响光学扫描微镜机电性能各项因素的基础上,给出了器件结构优化的方法.     

压电结构的有限元分析方法

提出了一种新的压电结构有限元分析方法，即压电薄板立体单元法。利用哈密顿原理推导出压电结构的变分方程，建立了智能结构的有限元动力方程。并以具有压电薄层的层合板为例进行了研究，证明了本文所用方法简单、正确     

压电驱动与控制技术的发展与应用

压电驱动器是利用压电体逆效应形成机械驱动或控制的一类装置。由于压电体具有反应快、精度高和抗干扰等优点,因而由其所构造的驱动与控制装置结构简单、反应敏捷,受到国内外科学家的广泛关注。目前已被开发出的压电驱动与控制装置主要有超声波电动机、精密驱动器等,并在国防、生物医学、光电子等诸多领域获得成功应用。介绍国内外压电驱动与控制技术领域的研究现状及实际应用情况,给出一些具有代表性的机构实例,同时对相关性能做出评价。     

压电式振动给料器驱动部件的力学分析

利用ANSYS软件分析了压电式振动给料器驱动部分,提取了固有频率和应力分析图,计算得出了幅频特性曲线。研究共振弹簧与系统共振频率之间的关系,找出了振动料斗的共振频率范围,为更好的自动化控制提供理论依据。     

Smart Coriolis mass flowmeter

A piezoelectric element is provided for a Coriolis flowmeter having a flow tube adapted to vibrate at a predetermined resonance frequency to determine mass flowrate of a fluid passing there through. The driver includes a strain element, such as an elongated piezoelectric element fastened axially along the wall of the tube. The piezoelectric element is adapted to oscillate in the axial direction along the wall of the tube to generate and/or sense vibration of the tube in response to. The piezoelectric element may be utilized as a driver or, alternately, as a sensor wherein the piezoelectric element is oscillated along with oscillation of tube wall in the axial direction to generate an output signal responsive thereto. The piezoelectric material PZT is placed at different locations for actuation and sensing and for various lengths like .35 m, .45 m, .55 m, .6 m. The different locations of actuation are centre actuation, side actuation, actuation near fixture.     

压电智能梁的静态耦合模型

利用力平衡原理，建立了单面粘贴有压电致动器的梁结构的静态拉伸－弯曲耦合模型，在分析过程中，考虑了梁与致动器之间粘贴层的影响。通过分析可得，粘贴层剪切应力的分布与致动器端部附近的应变分布有相似的特征。随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度的减小，剪切力在靠近压电致动器端部区域迅速增大。     

A piezoelectric motor for precision positioning applications

This study presents a novel precise piezoelectric motor capable of operating in either an AC drive mode or DC drive mode. In the AC drive mode, the motor acts as an ultrasonic motor which is driven by two orthogonal mechanical vibration modes to generate elliptical motion at the stator to push the slider into motion. In the DC drive mode, stick-slip friction between the stator and slider is used to drive the motor step-by-step. The experimental results show that the AC drive mode can drive the motor at a high moving speed, while the DC drive mode can simply drive the motor with a nanoscale resolution. In our experiments, a prototype motor is fabricated and its actions are measured. The results demonstrate that in the AC drive mode, the piezoelectric motor can achieve a 106 mm/s speed without a mechanical load and a 34 mm/s speed with 340 g of mechanical load when applying two sine waves with a drive of 11.3 V at 38.5 kHz. Meanwhile, in a DC driving mode, the motor is capable of performing precision positioning with a displacement resolution of 6 nm when driving at 100 Hz.     

复合材料PZT—PVDF和PT—P（VDF／TeFE）的压电性

本文报道了两种压电陶瓷—聚合物复合材料ＰＺＴ－ＰＶＤＦ和ＰＴ—Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ）的制备工艺，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＤＳＣ分析了压电复合材料的结构、形貌与相变，用ＬＣＲ法和Ｂｅｒｌｉｎｃｏｕｒｔ法测试了压电复合材料的介电性和压电性，最后讨论了压电复合材料的应用。     

基于压电驱动微型泵的研究

通过对压电驱动机理的研究,利用"双压电晶体振子"的收缩和膨胀机理,设计了一种基于压电驱动的微型泵.     

一种新型PZT压薄膜应力传感器的设计仿真

针对目前应力传感器不能兼顾柔性、动态测量及无法测量曲面接触应力特征信息等难题,设计了一种新型的PZT压电薄膜柔性应力传感器。主要有由PZT压电薄膜、导线、特殊的压敏涂层等构成。传感器的受力信息可以通过检测PZT压电薄膜传感器的电荷变化来获取,可应用于测量各种接触面之间的应力。为研究测量轮胎路面等具有复杂曲面接触结构的应力分布提供了新的思路和方法,分析了压电传式感器的工作原理,压电薄膜的传感特性,建立有限元分析模型,进行仿真分析,结果表明该传感器结构简单、体积小,相对于传统测量方法更加可靠,适用于曲面应力的测量。     

BIMORPH PIEZOELECTRIC ACTUATOR FOR SMALL PIPE ROBOT

An experimental bimorph piezoelectric element (PZT) actuator for small pipe robot is developed. The robot can move in φ20 mm pipe, and can carry a CCD camera for detecting cracks or fine holes on inner surface of pipe. The velocity of the robot can reach 17～22 mm/s for vertical pipe up/down, respectively. Moving principle and its performance characteristics are presented.     

压电智能梁的拉伸-弯曲耦合模型

利用虚功原理,建立了单面粘贴有压电致动器的梁结构的拉伸－弯曲耦合模型,在分析过程中,考虑了梁与致动器之间粘贴层的影响。通过分析可得,粘贴层剪切应力的分布与致动器端部附近的应变分布有相似的特征。随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度的减小,则剪切力在靠近压电致动器端部区域迅速增大。