压电分流阻尼控制悬臂梁振动的实验研究

采用压电分流阻尼原理,对根部粘贴压电陶瓷片的柔性悬臂梁振动控制进行了实验研究。实验中设计了一个由电容、电阻和运算放大器组成的等效电感电路,解决了压电分流电路设计中的超大电感器问题。根据测试得到的带压电分流电路悬臂梁的闭路和开路自然频率,确定出了压电分流电路的最优参数,对悬臂梁的瞬态振动和单频简谐激励下的稳态振动控制实验表明了压电分流阻尼被动控制结构振动的有效性。     

超声显微切割工具驱动与控制系统的研究

针对一种新型压电陶瓷超声微切割工具，采用单片机与FPGA相结合的方法，主要利用直接数字频率合成和直流放大原理，设计了压电陶瓷微驱动与控制电路，实现了对压电陶瓷振动频率及振动幅值的控制与调节。从而完成了对切割工具振动加速度的调节。     

光纤干涉法测量压电陶瓷电压—微位移的相关性

本文提出了一种高精度、高灵敏度测量压电陶瓷电压-微位移相关性的新颖方法。本方法是通过压电陶瓷在外加电压作用下伸缩来改变激光器腔长,引起激光输出频率变化,用光纤干涉法能相当灵敏地检出这一变化,从而求出压电陶瓷对应于外加电压的微位移。实验结果表明在使用20米长光纤下可以精确测量出λ/240的位移量。文章同时还讨论了采用本法测量振动及压电体的频率-幅度响应。     

基于压电模糊控制的2R柔性机械臂主动抑振实验研究

柔性机械臂在运动过程中不可避免产生弹性振动,对柔性机械臂的振动抑制成为重要研究课题.基于压电陶瓷的模糊控制抑振,利用电阻应变传感器检测机械臂振动信息,经动态应变仪采集到计算机系统,根据控制规律进行模糊运算,得到控制电压,再以该电压驱动压电陶瓷片,产生与振动方向相反控制力矩,抑制机械臂柔性变形.实验结果显示,模糊控制方法可靠,压电抑振效果显著.     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

压电陶瓷执行器的类Hammerstein模型及其参数辨识

针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性对压电陶瓷精密定位的影响,提出了应用类Hammerstein模型对压电陶瓷执行器进行建模的方法.建立了压电陶瓷执行器的迟滞模型并且描述其频率相关性.利用类Hammerstein模型把压电陶瓷执行器看成静态迟滞模型和动态二阶系统的串联,其中静态模型由分类排序的Preisach模型进行描述,二阶系统应用遗传算法辨识其参数.实验结果表明:加入二阶系统后,类Hammerstein模型对频率的相关性有较大增强,其误差相应地大幅降低,在800 Hz时平均绝对误差为0.339 2 μm;丽由Prcisach建立的迟滞模型的误差随着频率的增大而大幅增大,在800 Hz为0.888 1 μm.     

基于压电陶瓷的磁致伸缩位移传感器建模分析

对基于压电陶瓷的磁致伸缩位移传感器进行建模与分析。通过磁极化强度模型,分析了弹性波机理。以波导丝和压电陶瓷拾音器为讨论核心,综合运用弹性波振动模型、磁机耦合关系、压电效应等理论,推导了传感器系统的磁机耦合模型及电压输出模型,表明了系统结果主要与磁场强度、脉冲电流、距离、材料参数等有关。通过搭建以压电陶瓷作拾音器的磁致伸缩位移传感器系统,比较模型数据和实验结果,证明了系统模型的合理性,为磁致伸缩位移传感器的研究提供了理论参考。     

压电陶瓷驱动微小机器人移动机构性能实验研究

利用压电陶瓷的电致伸缩效应可以驱动微小机器人移动机构的运动。用金属薄片和压电陶瓷构筑的振动框架式微小移动机构其外型尺寸在１０ｍｍ３以下，重量小于０．７ｇ。本文用实验方法探讨了这种微小机构在不同激励频率、不同信号波形和幅值下的移动性能，为理论建模提供了实证依据。     

低频振动切削的实验研究及机理分析

为了深入揭示振动切削中切削裂纹萌生和成屑机理，建立并调试了低频振动切削实验系统；采用计算机控制的压电陶瓷为驱动元件的微驱动刀架，作为振动源，用SDC系列测力仪对切削力进行测量，由反馈信号测量系统得到真实刀尖的运动参数，便于修正理论给定参数值；进行相同刀具几何参数条件下的低频振动切削实验和普通切削实验，得出不同振动频率、不同切削速度对切削过程和结果（切削力、已加工工件表面）的影响，并与相同切削用量条件下普通切削实验相比较。     

压电换能器的设计与温度特性研究

针对目前超声振动加工中存在的压电陶瓷发热严重,影响换能器性能和寿命的问题,通过对压电换能器进行设计、分析与试验对比,在保证输出振幅能够满足加工要求的前提下,得出振动系统合适的输入电压范围,使超声振动系统能够稳定运行。首先对超声换能器进行谐响应分析和稳态热分析,分析结果显示,对压电陶瓷施加电压后,换能器输出端的振幅最大,压电陶瓷的温度最高。建立试验平台进行试验分析,试验结果表明,当输入电压达到140 V时,压电陶瓷的温度高于居里温度的一半,此时振幅趋于峰值30.0μm。当输入电压为70～130 V时,输出振幅足够大,压电陶瓷的发热情况良好,能够满足系统长时间工作的要求,为超声振动系统能够稳定工作提供了一种可行方法。     

复合结构研齿换能器的动力学特性与设计

利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响应分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。     

圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计

为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。 该圆弧螺旋压电能量 收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。 理论分析不同 弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。 加工制备了 2π、3π 和 4π 圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行 了性能测试对比。 研究结果表明,4π 圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为 47 Hz,输出电压达到 23 V, 输出功率达到 353 μW。 该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应 用领域。     

滚动轴承测振系统的研究

本文对目前我国使用的轴承振动加速度测试系统进行了理论分析和实验研究,得出下列几点结论性意见：1.从理论计算、实测传感系统的谐振频率和实测轴承振动的频谱,都说明目前所用的弹簧连接的压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间。2.从理论和实验都证明弹簧连接的压电晶体加速度计轴承振动测试系统,在触针和轴承外圈之间加油能降低系统的谐振幅值,而不能提高系统的谐振频率到10kHz以上,谐振频率仍在3～4kHz之间。3.本文对目前使用的动圈式轴承振动速度传感测试系统的谐振频率进行了实测,说明速度传感系统谐振频率在12kHz附近。众所周知,轴承振动频率一般在50Hz～10kHz之间,动圈式速度传感系统谐振频率在12kHz左右,和动圈式速度传感系统测试轴承振动,能真实地反映出轴承的振动情况;而触针式压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间系统的固有频率会影响测值的真实性,因此它不能反映同承的真实振动情况,所以对于轴承这种特殊零件的振动测量,速度传感器比加速度传感器适用。因此本文最后建议用动圈式速度传器对轴承振动进行速度测量。     

高效压电陶瓷加工原理探讨

针对波导管等特殊管状物体内壁的加工,提出了内腔压电超声换能推挤原理,采用了具有频率自动跟踪系统的超声波发生器,自行设计了用于管内腔超声推挤的压电陶瓷换能器,并设计给出了变幅杆--推刀振动子系统的谐振频率、位移节点、放大倍数等计算公式,测出了声学系统的电导--电纳特性,并进行了工艺试验,探讨了超声推挤过程.     

压电陶瓷阻尼振动的有限元模型分析

分析了压电陶瓷的压电效应在桥梁振动中减小振动的应用，压电效应将振动机械能转化为电能，进行能量转移从而起到减弱振动的作用。由于压电陶瓷的实验研究费用较高，借助计算机建模技术，对4种数学模型进行了分析。结果表明，压电纤维材料阻抗回路（CPRE）具有较好的应用效果，为后期的实验指明研究方向。     

激光陀螺抖动系统的理论分析与有限元模拟

对激光陀螺抖动系统的抖动频率进行了理论分析,给出了抖动频率的解析解.在有限元分析软件ANSYS上建立了抖动系统有限元简化模型,对其振动特性进行了模态分析,对理论计算、模态分析和实验测量结果进行了对比.结果表明:理论分析和有限元分析所得结果与实验测量结果一致,验证了理论分析的正确性和可行性.理论分析还表明抖动结构中弹簧辐条的厚度、宽度及数目,芯轴大小,压电陶瓷元件分布等会影响激光陀螺抖动系统的抖动频率.     

压电材料在振动控制领域的研究进展与应用现状

结合振动主动控制和被动控制原理,综述了应用于振动控制领域的单层压电陶瓷、多层叠堆压电陶瓷、压电纤维复合材料、0-3型压电复合材料等4种压电智能材料,重点介绍了其结构特点、制备工艺,以及在机械制造、航空航天和船舶航运等领域减振应用的研究进展,指出了压电材料的未来研究方向。     

自供能电流变弹性体减振器的设计与特性分析

新型智能材料电流变弹性体是电流变材料的衍生体,兼有电流变液和弹性体的优点,在主被动的振动控制领域中有着极大的应用前景。基于电流变弹性体的刚度和阻尼可电控调节的特性以及压电陶瓷的正压电效应,研制一种基于D33挤压模式的压电自供能电流变弹性体减振器,并对其在不同激励和场强下的振动响应特性进行实验分析。试验数据表明相比无场强条件下,在压电供电和1 000 V恒压的条件下能有效增大电流变弹性体结构阻尼,改变减振器振动响应谱峰值的频率和幅值,提高系统的隔振效果。     

基于模糊控制压电抑振的2R柔性机械臂跟踪实验研究

基于压电陶瓷的模糊控制抑振,利用电阻应变传感器检测机械臂振动信息,经动态应变仪采集到计算机系统,根据控制规律进行模糊运算,得到控制电压,再以该电压驱动压电陶瓷片,产生与振动方向相反控制力矩,抑制机械臂柔性变形,进而改善驱动效果,提高柔性机械臂跟踪精度.实验结果显示,压电抑振效果显著,机械臂跟踪精度也大幅度提高.     

电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器设计和...

设计制作了两种电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器,其特点是：压电陶瓷响应振动产生高电压,用这个高电压直接去激励固化阻尼器内的电流变液实现了阻尼的自动调节。随着振动频率,振幅的变化,电流变液的响应改变,形成对振动的自适应控制。