高控位精度横向模压电微位移器的研究

介绍了d31横向伸缩模式压电徽位移驱动器的制作过程,应用高稳定的填满钨青铜型压电陶瓷作为该器件制备的基料,利用P-F干涉仪原理测量了电场-位移特性曲线,由此计算了压电常数d31并进行了讨论。该器件具有电控应变(位移)线性度高、滞后量小以及结构简单、制作工艺方便等特点,它在精密光学等技术领域有一定应用价值。     

RAINBOW压电驱动器的制备及性能

ＲＡＩＮＢＯＷ压电驱动器是一种具有超大位移量和一定负载能力的新型压电驱动器。了在于铌锌锆钛酸铅压电陶瓷的ＲＡＩＮＢＯＷ器件,对其制备工艺进行了研究和探索,确定了合理的工艺参数和制备方法,成功地制备了拱形经 ＲＡＩＮＢＯＷ器件;研究了该器件的压电、位移、谐振以及铁电性能,根据实验认为制备得到手Ｒ ＡＩＮＢＯＷ器件,具有良好的位移性能,未极化的ＲＡＩＮＢＯＷ器件对于正负电场的响应（极化、位移） 存在不     

基于电流控制的压电陶瓷驱动器

为了解决电压控制型压电陶瓷驱动器驱动压电陶瓷时存在的迟滞、蠕变和带宽窄的问题,设计了基于电流控制的压电陶瓷驱动器,利用压电陶瓷致动器位移与其所带电荷量间的线性关系,该驱动器通过控制压电陶瓷的充电电流和时间控制其位移量．在此基础上,提出了以分辨率换取稳定性的动态保持控制方法,采用该电流型驱动器,实现了开环下对压电陶瓷致动器的稳定、快速、高精度定位．实验结果表明,该驱动器驱动行程为10μm的压电陶瓷时,满行程带宽大于1．5kHz,重复定位精度小于4nm（0．4％）．     

大位移压电陶瓷驱动器的设计与试验

针对大位移压电陶瓷驱动器,研究了压电陶瓷双晶片的驱动效能。基于压电陶瓷材料的逆压电效应,应用压电陶瓷双晶片在机械自由、电学短路状态下,一片加正向电压缩短另一片加反向电压伸长共同作用产生弯曲变形,通过组合设计将压电陶瓷双晶片的弯曲变形位移叠加起来,实现了压电陶瓷驱动器的大位移输出。在相同电压的条件下,此压电陶瓷驱动器的输出位移量比叠层驱动器有较大的增加,达200μm,结构尺寸也大大减小。该驱动器不需要位移放大机构,可直接应用于有大位移要求的机构驱动。     

晶体结构对压电陶瓷微位移驱动器特性的影响

对钙钛矿结构的ＰＺＴ－５和钨青铜结构的ＰＢＮＮ二种压电陶瓷制成的压电微位移器进行了电压－位移特性的比较和分析，发现我们所研制的ＰＢＮＮ压电微位移器具有线性好、回零好、等优点。     

PZT系多层片式压电陶瓷微驱动器位移性能研究

采用陶瓷坯膜流延成型和陶瓷坯膜／金属内电极共烧技术,制作了多层片式高含铅PZT软性压电陶瓷微驱动器．该器件具有体积小、工作电压低、位移量大（38V,1.05μm）的特点．本文对制作的多层片式器件在直流和单向交流工作电压的作用下产生的静态和动态位移特性,从PZT压电陶瓷材料的晶体和电畴结构特点进行了分析和研究．     

具有大驱动位移的复合结构型PZT压电陶瓷

采用PZT作为基体材料,通过化学还原的方法制备了具有大位移驱动能力的复合结构型压电陶瓷。研究了其预制应力的分布,探索了还原制备工艺,测试了驱动性能。结果表明,复合结构的优化设计方案是,还原层厚度比率为0.3;与普通压电陶瓷驱动器相比,复合结构型PZT压电陶瓷具有较低的谐振频率,驱动位移量提高3倍多;还原层相结构中存在二次氧化的基体相,表明其还原工艺仍需改进。      

压电喷墨驱动器特性研究及参数优化

目的 研究压电驱动器结构参数对其驱动性能的影响,并对其结构进行优化,为进一步研究压电喷墨的喷射特性奠定基础.方法 总结近年来压电喷墨印刷技术的研究现状,利用有限元数值模拟软件Comsol Multiphysics建立压电驱动器的数值模型,分析压电薄膜PZT、SiO2振动板和Parylene保护层这3个部分的结构尺寸对压电驱动器位移的影响规律,并且利用正交试验方法确定压电驱动器主要部件的最优尺寸.结果 压电驱动器的结构尺寸对其振幅有较大影响,不同的结构组合可以得到不同的压电驱动器位移.在压电薄膜与振动板宽度之比为0.7,振动板宽度为140μm,保护层厚度为0.7μm,振动板厚度为0.9μm,压电薄膜厚度为1μm时,驱动器位移达到最大.结论 通过对压电驱动器的结构尺寸进行优化,可使驱动器位移达到最大,从而使其驱动性能最优.     

尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性分析

为了深入研究尺蠖型压电驱动器的性能,分析了尺蠖型压电直线驱动器的工作原理,研究了直线动子对驱动器性能的影响．通过实验方法分析了钳位机构调整前后对钳住稳定性的影响．采用驱动器输出单步位移的步距失稳系数和驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率的方法评价尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性．经实验测试发现驱动器的步距失稳系数与驱动电压关系密切,当驱动电压较高时,驱动器具有较好的步距稳定性．驱动器的驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率分别为1．8％和9．07％,说明所开发的驱动器具有很好的运动稳定性．     

电液伺服阀用压电弯曲元件特性的实验研究

研制了一种压电弯曲元件型压电驱动器,该驱动器用于电液伺服阀的电-机械转换器.压电驱动器由三层结构构建,其中中间弹性层为铍青铜,在铍青铜的上下表面各粘接一片压电晶片,材料为PZT-5H.利用激光测微仪LC-2400A及LV-1610对压电驱动器的输出位移、位移滞环及谐振频率进行了实验测量,分析了压电驱动器尺寸与其特性之间的关系.实验结果表明,该驱动器满足所设计电液伺服阀的性能要求.     

铌酸盐系无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年专利分析之四

综合分析和评述了近20年的铌酸盐系无铅压电陶瓷发明专利，着重介绍了主要的铌酸盐系无铅压电陶瓷相关体系及其压电铁电性能和制备工艺技术，并展望了铌酸盐系无铅压电陶瓷今后研究和发展的几个方面。特别是对NaNbO3、Sr2NaNb5O15体系以及相关钨青铜结构体系的改性、复合和理论研究，提出了具体的建议。     

钨青铜型结构PBNN压电陶瓷电场-应变特性研究

对钨青铜结构型的压电陶瓷［Pb_x（Ba．Sr）_1-x］₄（Na_0．88Li_0．12）₂Nb₁₀O₃₀,x＝0．64（PBNN）的逆压电效应的应变（S）随电场（E）变化特性进行了研究,研究表明该材料的S-E线性好,滞后小．是一种制备随动型压电微位移器的优良材料．从X射线结构分析和S-E变化关系精细测量分析表明,该材料不存在钙钛矿结构型PZT系压电陶瓷（属赝立方铁电相）中由于c←→a,c←→b三晶轴在外电场下互换形成的畴的90°转向,仅有畴的180°转向．这是它S-E特性优良的原因．测量表明,其S-E关系在～350V／mm较高场强处斜率呈现～5％的微小突增,认为这是由于它属假正交晶系,在较强外场下轴长几乎相等的a、b轴间互换对应变的贡献所致．     

温度梯度场中梁的形变控制研究

5介绍了一种新型的压电作动器—层叠式压电作动器,并使用这种作动器对温度场中的梁进行了形状控制研究。根据哈密顿原理,得到了粘贴有层叠式压电作动器的梁结构的控制方程,进行了数值仿真,并且用Comsol软件进行了模拟,两者的结果基本一致。对压电作动器的控制电压进行了优化,得到了最优控制电压。由于层叠式压电作动器的控制力与压电片的层数成二次函数关系,当控制电压恒定时,层叠式压电作动器的控制力随着压电器层数的增加而迅速减小。使用层叠式压电作动器可以在比其他作动器更小的电压下取得更好的控制效果。通过与普通压电作动器的比较,可以发现层叠式压电作动器可以有效地降低作动器的施加电压,而且可以显著增强控制效果。这种形状控制方法为应用层叠式压电作动器进行薄壁结构的形状控制提供了理论基础。     

Experimental investigation on the piezo-composite actuator with piezoelectric single-crystal layer

Studies on muscle mimicking actuators have increased in the last two decades due to the possibility of various applications for compact lightweight actuators including small unmanned aircrafts, missile, and biomimetic robots. Piezoelectric materials have been used in a variety of applications ranging from shape control of structure and active vibration control of structure to noise suppression due to compact size and good frequency response. Conventional polycrystal piezoelectric ceramic materials, however, have limited actuating strains and displacement, hindering their use in actuators for small aerospace vehicles. In this study, the design and fabrication method of an actuator with a piezoelectric single-crystal layer were investigated to increase the actuation strain and displacement. From a comparison of the performance of the LIPCA-C2 and LIPCA-S prototypes, it was found that the new LIPCA-S2, which has much higher coefficient of the unimorph actuator, can generate an actuating displacement more than twice that of LIPCA-C2.     

高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统设计

设计了一套具有高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统。提出了一种多个压电陶瓷同步线性操作的电荷控制方案,设计采用基于非线性反馈控制和相似控制相结合的具有接地配置功能的压电控制器。控制器中引入了T型电阻网络,使电容较小的压电致动器能够进行低频线性操作。并对压电陶瓷驱动的位移平台进行了机械结构设计,平台采用嵌套式串联结构来避免耦合位移。通过解析法和ANSYS Workbench有限元仿真两方面对位移平台进行了刚度及位移分析。搭建了一套干涉位移测量系统,对压电位移台的位移、耦合误差及线性度进行了验证测试。实验结果表明:系统满行程内二维位移台的耦合误差最大仅为0.098%,可以将迟滞不对称引起的剩余轨迹偏差减小到0.79%,两个压电陶瓷间的最大轨迹偏差仅为行程范围的0.23%,理论分析和实验验证了所设计多压电电荷控制器的可行性,且系统可有效抑制耦合位移并使定位精度得到明显提高。     

含金属芯压电纤维的纵向振动研究

建立了悬臂杆结构含金属性芯电纤维的纵向振动模型和动态测试模型。基于第一类压电方程,推导了外加简谐激励电压时,悬臂杆结构含金属芯压电纤维的等效纵向外力;基于纵向振动理论,推导出纵向振动模型;并由电位移,得到表面电荷、电流、导纳,建立了动态测试模型,通过测量共振频率fr、反共振频fa率和低频电容,计算出压电纤维的几个主要参数：弹性柔顺系数 、机电耦合系数 、介电常数 和压电常数 。详细叙述了纵向振动模型和动态测试模型的建立过程,并给出了具体的测试方法,提供了一个实际试样的测试结果。测试结果表明,根据纵向振动模型所建立的动态测试方法可以快速、准确地测量含金属芯压电纤维的主要参数。     

复相陶瓷 BSTN的相组成和微观结构与 Sr/Ba比的关系

按配方(1-x)BaO·xSrO·0．7TiO2·0．3Nb2O5制备不同Sr／Ba比的钙钛矿／钨青铜复相陶瓷,用XRD和SEM研究其组成和结构与Sr／Ba比的关系．结果表明,改变Sr／Ba比对两相稳定共存没有影响;受同一体系中两相不同固溶能力控制,钙钛矿相中Ba2+和Sr2+之间的置换几率远大于钨青铜相中,其Sr／Ba比随体系Sr／Ba比变化,而钨青铜相的Sr／Ba比维持约0．667基本不变;控制体系Sr／Ba比偏离该值,钙钛矿相的晶格常数相应偏离标准值,而钨青铜相基本不变;提高Sr／Ba比,钙钛矿相晶粒尺寸减小,而钨青铜相变化不明显．两相共存体系中,当两相都可形成固溶体但固溶能力不同时,固溶度大的一相优先参与置换,并抑制另一相的固溶．     

逆压电效应的压电常数和压电陶瓷微位移驱动器

本文介绍了由过压电效应的应变-电场曲线测得弱场和强场下的压电常数d₃₃、d₃₁．测量发现S～E曲线上呈现应变和压电系数突增的阈值场强E_b,用铁电陶瓷固有的90°畴转向对应变的贡献进行了分析和讨论．该方法与以往常用的正压电效应的压电常数测试相比,方便、简单,尤其对过压电效应的压电微位移驱动器应用更具有实际意义．