计及压电效应时矩形振子的三维振动研究

在计及压电效应的情况下,本文利用解析方法对有限尺寸压电陶瓷矩形振子的三维振动进行了研究,推出了振子耦合振动的频率方程,并对振子的振动模式进行了分析。理论研究表明,利用本文中的解析法研究振子的耦合振动,计算简单、物理意义明显。与传统的一维理论分析方法及数值方法相比,由于本研究考虑了振子的压电效应以及不同振动模式不同的相互耦合,因此,振子的理论计算频率与测量值更加符合。     

计及高次径向模式时短圆柱压电振子的耦合振动特性

先前笔者曾就方形板及圆柱压电振子从实验和等效耦合电路理论两个方面研究了在极化方向及其垂直方向上两个基本纵向振动相耦合情况下的耦合振动特性(共振频率和机电耦合系数与尺寸比的关系)。但在那种情况下,如果垂直方向的尺寸比极化方向的尺寸大,耦合系数的理论值与实测值几乎看不出有一致性。因此,我们又在考虑高次径向模式的情况     

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．     

圆柱形压电振子的多维耦合换能器理论

利用表观弹性法讨论了有限长实心和空心压电圆柱振于的三维耦合振动理论,并给出了各振子的总导纳方程、频率方程和多维耦合下的机电转换系数等。由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线,所得结果与用里兹变分法得到的结果相当一致,也与实验结果相吻合。此方法可用于圆柱形压电陶瓷参数的修正以及复合压电振子和非压电振子耦合振动的计算。     

压电材料及压电效应的应用

压电效应技术以其特有的优势在能源紧缺的今天发挥了显著的作用。自该技术使用以来,开发出了包括压电晶体、Pb Ti O3系压电材料、压电陶瓷及高聚物复合材料等新型压电材料。目前压电效应技术在换能器、驱动器、传感器等方面得到了广泛应用。     

矩形压电振子的多维耦合换能器理论

利用表观弹性法推导了矩形断面压电陶瓷长条和矩形压电薄板振子的二维耦合振动理论并给出了各振子的总导纳方程、多维耦合下的机电转换系数等,由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线。所得结果与有限差分法和有限元法的结果相当满意地符合。 这种方法比其他方法简单,可用于压电陶瓷参数的修正,复合压电振子和非压电振子的耦合振动的计算。     

多次压电效应对压电石英物性系数的影响

为改善石英器件与产品的性能以适应并推动微/纳机电系统技术的发展,从理论和实验两方面系统地研究了多次压电效应对压电石英弹性系数、压电系数和机电耦合系数等物性系数的影响.理论分析表明,外应力作用下多次压电效应对压电石英弹性系数及压电系数的影响分别是多次逆和多次正压电效应综合作用的体现.采用与压电石英晶体并联一个远大于其等效电容量的电容器的实验方法,测试了多次压电效应对石英物性系数的影响,获得了三次压电效应时石英的压电系数为0.04 pC/N,比未考虑多次压电效应时提高了1.75%,所对应的机电耦合系数亦增加了1.75%.     

压电陶瓷振动振幅的测量

采用激光多谱勒法测量了P4、P8和P5压电陶瓷元件的振动振幅,进而确定压电陶瓷振幅最大时的频率,并且与导纳电桥法测得的频率进行了比较。实验证实采用激光多普勒法可以准确测量压电陶瓷的振动振幅和谐振频率,并且机械品质因数Qm越大,测得的谐振频率越准确,这为评价压电陶瓷元件的质量提供了一种新的手段。     

切向极化压电陶瓷细长圆棒的扭转振动研究

利用压电材料的压电及运动方程,本文研究了切向极化压电陶瓷细长棒的扭转振动,分析了扭转振动压电陶瓷细棒中扭转角及扭矩的分布规律,推出了扭转振动压电陶瓷振子的机电等效电路,并得出了振子的共振及反共振频率方程,为扭转振动超声换能器的设计及计算奠定了一定的理论基础。     

压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的径向振动

对由压电陶瓷圆环与金属圆环组成的复合振动系统的径向振动特性进行了研究。首先分析了压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动,推出了其各自的机电等效电路。在此基础上,得出了压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的机电等效电路及其共振频率方程。探讨了系统的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系。研究表明,当复合振动系统的壁厚比增大时,其共振及反共振频率升高。对于换能器的第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大而单调减小;对于换能器的第二阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大会出现一个极大值,而且,在一定的壁厚比范围内,换能器第二阶径向振动的有效机电耦合系数大于第一阶径向振动的有效机电耦合系数,这一规律与传统的有关压电换能器的分析理论及结果是有所不同的。     

铁镓合金阻抗频率特性测量与分析

通过测量铁镓合金在不同磁场下的阻抗频率特性,确定铁镓合金的柔顺系数S33和磁机械耦合系数K33,为铁镓合金在致动器和换能器等系统中的应用提供设计参考。分别测量棒状样品和片状样品在不同磁场下的阻抗频率特性,确定共振频率和反共振频率,计算S33和K33,并将片状样品与棒状样品特性参数进行对比分析。结果表明,片状和棒状样品的S33和K33随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。     

超声塑料焊接工具横向振动及开槽的研究

本文利用耦合振动理论研究了大尺寸超声塑料焊接工具的三维振动,推出了决定工具谐振频率与其材料及尺寸之间关系的频率方程。还研究了工具的横向振动与开槽之间的关系,从理论上得出了决定工具开槽位置的数学表达式,在某种程度上解决了大尺寸工具的开槽问题。实验表明,大尺寸工具的设计频率与测量值基本符合,开槽大大地改善了工具辐射面上的位移分布的均匀程度。     

Effect of lanthanum doping on electrical and electromechanical properties of Ba1−x La x TiO3

The effect of lanthanum doping is studied on ferroelectric properties of Ba_1- x _La xTiO₃ withx = 0.0005, 0.001, 0.003 prepared through solid state sintering route. Dielectric and impedance spectroscopic studies have been carried out. The tetragonal distortion of the unit cell decreased and ferroelectric transition temperature,T _cincreased with the increase of lanthanum content. Combined impedance and admittance spectroscopy was used to analyse impedance data. The electromechanical parameters were calculated from the resonant and anti-resonant frequencies from vector admittance plots. The electromechanical coefficients for Ba_1−xLa_xTiO₃ withx = 0.003 were found to be much larger than that of pure barium titanate.     

结构声腔耦合系统的频率耦合机理探讨

给出结构和声腔耦合系统的振型耦合特点,选择几阶典型结构声腔模态,计算分析耦合系统固有频率的分布特性;分析论证耦合系统固有频率的主导特性判断准则;基于该准则深入分析耦合系统固有频率的主导特性,从而揭示结构声腔的频率耦合机理。     

三叠片压电复合换能器弯曲振动的比较研究

用瑞利法对三叠片弯振圆盘换能器在三种不同边界条件下的振动特性进行理论研究,推导了谐振频率及有效机电耦合系数的表达式,通过数值计算分析了复合换能器的谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各结构参数的变化规律并进行比较研究,同时将计算结果与有限元模拟结果比较,结果表明不同边界条件下换能器的结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数影响不同:在换能器结构参数一定时,自由边界条件下谐振频率最大,简支边界条件下最小,固定边界条件下次之;有效机电耦合系数随着金属片厚度、陶瓷片厚度和陶瓷片半径变化时,分别有一个最大值;其他参数一定时,有效机电耦合系数在简支边界条件下最大,自由边界条件下的值稍大于固定边界条件下的值。上述研究结果可为三叠片弯曲振动换能器的设计和实际应用提供一定的理论支持。     

一种采用激振器激励的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统

提出了一种采用激振器激励方式的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统。采用激振器作为激励被测部件振动的激励源,并通过加速度传感器实时检测夹具的振动加速度（包括幅度和相位）,以确保被夹具夹持住的被测部件在测量频率范围内上下平稳振动;通过激光位移传感器测量被测部件在不同频率点振动时的振动位移,可得到被测部件振动的频率响应（被测部件振动加速度和夹具振动加速度的比值的频率响应）;根据该频率响应进行计算最后可得到被测部件的共振频率。实验结果表明,实测频率响应的曲线与理论分析相一致,测量结果的可重复性和准确性良好,可测量的振动部件的种类和范围更广。     

低Qm压电振子机电耦合系数的标准计算方法的原理误差分析

压电材料的机电耦合系数通常由谐振及反谐振频率之间的相对间隔确定。常用的ＩＥＥＥ标准计算公式,是由描述理想无损压电振子的电行为方程推导得出的。本文结出了压电材料的固有损耗产生的谐振及反谐振频率的偏移及由此引起的标准公式的误差。代替以往分析时常用的等效电路方法,本文采用把损耗考虑在内的严格的压电振子导纳或阻抗模型。分析结果表明：由测得的谐振子及反谐振频率用标准公式得出的耦合系数小于材料的固有耦合系数;     

机械式频率可调动力吸振器及其减振特性

为了拓宽吸振器的工作频带,提高吸振器的减振效果,研制了一种通过调节自身的几何参数来调节其固有频率的机械式频率可调动力吸振器,并设计了相应的控制方法。对吸振器的减振特性进行了理论分析。建立了多模态系统的力学模型,利用子结构导纳综合法对系统进行了仿真计算。在多模态实验平台上对该吸振器的减振效果进行了试验研究,结果表明该吸振器减振效果好,实验结果与理论结果吻合良好。