工作电压下超声波电机阻抗特性测试

超声波电机在不同电压激励下频率阻抗特性也会不同,而一般测试都是通过LCR测量仪器测量小电压(5 V)情况下阻抗特性,这和实际电机工作时有较大差别.介绍了一种在工作电压下测试超声波电机阻抗特性的方法.给出了测试系统结构图,利用NI的PXI模块仪器建立了系统,并测试实际电机在不同电压激励以及不同激励方式下的电机阻抗特性,为进一步进行超声电机模型分析提供了借鉴.     

家用电器传感器技术讲座(三)

第二讲霜传感器(2)三、压电谐振式霜传感器这种传感器是基于空气中的水分在压电谐振体的表面凝结成霜时,使谐振体的质量增加从而引起谐振频率和共振阻抗发生变化的原理工作的。如果着霜的质量增加Δm,则谐振频率成比例地减小,而共振阻抗却成比例地增大。当Δm<相似文献   

悬臂梁压电发电机输出特性及其影响因素分析

为研究悬臂梁压电发电机的输出特性及其影响因素,设计搭建了悬臂梁物理实验模型。通过空载、负载和短路实验测试了振动频率、振动位移和负载大小对其输出电压的影响,对比了不同尺寸压电陶瓷的发电能力,为压电式发电技术的发展和改进提供详细的数据基础和实验依据。研究表明:当振动频率接近压电振子的谐振频率时,发电机有较高电压输出,而随着振动位移的增大,输出电压会线性增加,二者相比,振动位移对输出电压的影响更显著。发电机直接带负载的能力较弱,当外界负载与发电机内阻匹配时才能保持稳定的电压输出。对于不同尺寸的压电陶瓷来说,其长宽比越接近1,发电能力越强。     

纳米电机驱动大行程超精密工作台的设计研究

介绍了一种由压电陶瓷拨爪电机驱动的一维纳米级定位精度工作台的工作原理及其设计.压电陶瓷拨爪电机可以避免使用传统的粗精两级定位机构,直接实现纳米级驱动定位.针对压电陶瓷拨爪电机的特性,设计了低摩擦的磁悬浮导轨,并采用分体式结构和柔性铰链,将驱动系统与定位工作台隔离,从而有效减少了压电陶瓷拨爪电机在驱动时产生的高频震动对定位精度的影响.固定在工作台上的直光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测.经测试,工作台可以实现0-200mm范围,10nm分辨率的快速、高精度定位,满足纳米测量的要求.     

基于PDM的WPT中的阻抗变换与稳压控制方法

提出了一种新的基于脉冲密度调制(PDM)的无线电能传输(WPT)系统接收端的阻抗变换与稳压控制方法。将接收端中整流器下方的两个二极管替换为MOSFET,构成新型的全桥有源整流器拓扑结构,应用傅里叶级数对基于PDM工作在整周期通断方式下、由新型全桥有源整流器构成的负载阻抗变换电路和稳压电路进行了理论分析,并通过实验验证了这种阻抗变换方法与稳压控制方法的有效性。应用该方法简化了传统的阻抗变换电路与稳压电路的结构及其控制方法,并且该新型阻抗变换电路适用于频率变化的场合。     

钢轨检测压电超声换能器宽频阻抗匹配研究

针对钢轨损伤检测系统中压电超声换能器与激励源存在阻抗失配，以及压电超声换能器带载后谐振频率偏移等问题，本文对压电超声换能器宽频阻抗匹配进行研究。首先，对压电超声换能器BVD模型参数进行优化。其次，基于上述模型，设计4种匹配网络，对其性能进行比较分析，从而确定最佳网络拓扑结构和参数。最后，基于一发一收实验平台，测试对比匹配前后压电超声换能器的接收信号。测试结果表明，本文设计的阻抗匹配网络可以实现对压电超声换能器的高效匹配，匹配后发射换能器有功功率平均提升了197.38%,工作带宽从1.44 kHz提升至2.22 kHz。同未匹配和传统L型匹配网络相比，本文设计的宽频阻抗匹配网络使得发射强度分别提升了61.07%和18.05%,压电超声换能器在工作带宽内均可达到良好的发射状态。     

低压电力线载波信道阻抗测试终端的设计与应用

依据自由坐标轴阻抗测试原理,设计了低压电力线载波信道阻抗测试终端,实现了载波信道阻抗模值和阻抗相位的实时测量、数据远程传输以及主站监控计算机对信道阻抗特性的远程监控。阻抗测试终端依据主站监控计算机的控制命令,能够实现在100～500kHz频率范围内的任意5个载波频率点或单一载波频率点处,同时对A、B、C三相或某一相的循环阻抗测试,且载波频率点间的最小间隔为0.1kHz。阻抗测试范围与精度可达到(5～10Ω)±10%、(10～500Ω)±5%。本文分析了公用建筑不同季节和住宅小区冬季载波通信性能较差情况下的电力线信道阻抗测量结果,为电力线阻抗监测及改善电力线载波系统通信性能提供有力手段。     

用于大范围纳米级压电微动台的驱动控制系统

介绍了一种基于尺蠖运动原理大范围纳米级步距压电微动工作台。根据其运动原理特点,设计完成了该压电微动台的控制系统。在电压控制下,利用压电陶瓷的逆压电效应,通过机械装置将压电陶瓷的微小位移输出,达到精密定位的目的。最后对该控制系统进行了性能测试。实验表明,该控制系统所产生的三角波、方波信号纹波电压小,信号稳定,其中放大电路部分放大倍数为57,能够驱动所选用的压电陶瓷,满足微动台驱动要求。     

一种系统级微机械振动陀螺的设计与仿真

针对微机械传感器设计存在的流片成本高、耗时长等问题,在ConventorMEMS+和Matlab/Simulink环境下设计了一种静电驱动的微机械振动陀螺,对模型进行系统级的仿真测试。通过模态分析、直流分析、交流分析等方法优化模型结构,同时结合虚拟体硅刻蚀工艺抽取建立了微机械振动陀螺的传递函数模型,在Simulink中进行系统级仿真分析,获得了系统的暂态响应,确定其在开环条件下的谐振频率、安全工作电压、最佳驱动电压频率等关键参数,并得到谐振频率随梁的长度、宽度参数变化的关系。经测试,在工作电压和其他条件相同的情况下,微机械振动陀螺在需要检测的两个模态上谐振频率与仿真分析结果相差仅约3.8%和0.4%,说明系统级仿真结果可以为后续微机械陀螺闭环测控电路设计提供理论和实验依据。     

压电参数d33特性测试装置设计

纵向压电应变常数d33是表征压电陶瓷材料机电转换性能的重要参数之一.有别于常规的静态、动静态检测方式,设计了一种基于扫频方法的新型d33参数测试装置.通过检测不同频率信号激励时线路的电流变化,实现压电陶瓷d33参数的检测计算.该装置具有性能参数检测操作方便、检测过程效率高等特点.     

直流孤岛系统低次谐波稳定性仿真研究

针对南方电网牛从和普侨两个直流输电工程孤岛运行状态下的低次谐波稳定性问题,在PSCAD/EMTDC中搭建了详细的时域仿真模型并进行仿真研究。首先,使用测试信号法在一定频率范围内扫描直流输电系统直流回路阻抗和交流并联阻抗。其次,通过分析比较低次谐波频率下直流回路阻抗与交流并联阻抗之间的大小关系,对直流系统的低次谐波稳定性进行初步判断。最后,用时域仿真法对可能出现低次谐波振荡的工况进行校核。计算结果表明,在孤岛运行方式下,交流系统短路比的变化对直流回路阻抗和交流并联阻抗的阻抗频率特性有一定影响,随着短路比减小,阻抗频率特性向左上方偏移。此外,在所考虑的孤岛运行方式与故障情况下,直流系统均不会发生低次谐波不稳定现象。     

宽频带生物阻抗测量系统的研制

本文针对常规生物阻抗测量存在测量频率范围窄、调节操作繁琐等问题,采用DDS数字直接合成频率芯片和宽带乘法器芯片为核心器件,利用向量分析法原理,设计了一种可在20 Hz～20 MHz范围频率内对生物电阻抗进行快速测量和分析的系统,给出了阻抗测量的原理、电路的构成及设计方法.对试制的样机进行了测试,并将结果与安捷伦4294A型阻抗分析仪的测量结果进行了比较.测试结果表明,该系统能在宽频带范围内快速测定阻抗参数,可广泛应用于生物医学的实验和研究工作.     

非对称波驱动的非接触式超声电机

通过对一种非接触式压电电机试验样机的构造进行分析及实验,验证非对称波驱动机理.在有限元分析的基础上对电机进行了阻抗测试,确定了该电机的有效工作频率;通过振幅测试验证了非对称波的存在,测量了频率及驱动电压与电机转速之间的关系,比较了电机两种调速方式的优缺点.实验数据为非对称波驱动的压电电机的应用研究奠定了基础.研究工作表明,非对称波具有驱动能力,据此构建的压电电机具有结构简单、驱动方便等特点.     

压电执行器与应变计复合的电压传感器

将压电陶瓷执行器与悬臂梁式应变传感器通过纵-弯转换机械结构复合,设计了一种“电压-力-应变”转换的新型电压传感器。压电陶瓷执行器与弹性悬臂梁结构“T形”连接构成纵-弯转换结构,将压电执行器在电压作用下产生的纵向应力/应变转换为悬臂梁的弯曲应力/应变,实现应力/应变的纵向-弯曲转换。布置在弹性悬臂梁结构上下两侧的4个电阻应变片组成惠斯通电桥电路,实现对悬臂梁弯曲应力/应变的测量。高电压强电侧和力敏感的弱电侧之间的机械转换设计,保证了高度电气隔离。建立了传感器“电压-力-应变”转换物理模型并通过有限元仿真进行了验证。制备了传感器样机,测试结果表明,量程0～5 000 V,灵敏度为0.01μV/V,非线性误差1.83%,分辨率30 V。     

介损因数对高压互感器的电压依赖性研究

在ANSI/IEEE标准中,规定在额定频率和10kV有效电压的标准下测试充油高压互感器介损因素。而最近各种高压测试设备制造商推出了工作电压为2.5kV的新型便携式介损因数测试仪,这些机组大多采用电池供电,非常适合用于现场调试测试工作。本文通过在10kV和2.5kV的工作电压下测试了来自不同制造商的各种高压互感器的介损因素,来全面了解在不同电压等级下高压互感器的介损因数差异性。     

考虑频率耦合的MMC序阻抗建模及附加陷波器阻抗重塑方法

模块化多电平变流器(modular multilevel converter, MMC)与电网间的频率耦合会影响变流器的阻抗特性,常规研究未考虑频率耦合造成的阻抗模型不准确,对分析系统阻抗特性造成了困扰。针对此问题,建立考虑频率耦合下MMC的全阶阻抗模型,进而分析系统稳定性。在此基础上提出一种基于陷波滤波器的MMC阻抗优化方案,解决弱电网互联系统的稳定问题。在分析MMC传统阻抗建模不能有效发现实际低频段振荡的原因基础上,研究频率耦合在MMC建模中的产生机理和影响程度。根据频率耦合的产生机理,建立小信号模型及变量关系,推导出频率耦合下的MMC全阶阻抗模型。依据全阶模型,提出一种基于陷波器的系统阻抗优化方案,有效解决了MMC弱网互联系统的低频振荡及稳定分析问题。仿真结果验证了耦合下MMC全阶阻抗模型的准确性及低频振荡阻抗优化的可行性。     

可调谐探针起振系统设计

为了兼顾非接触式原子力显微镜(noncontact atomic force microscope, NC-AFM)更高谐振频率探针的使用需求，并通过提高控制器精度进而提高NC-AFM分辨率，提出了一种基于探针-样品间原子作用力变化的全数字可调谐NC-AFM高分辨率探针起振系统。在Simulink环境下对探针起振系统的控制部分进行了设计，通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了鉴相，滤波，锁频等功能；采用压电陶瓷片驱动探针振动，设计了操作便捷的探针座。将不同频率正弦信号提供给设计的起振系统进行功能性验证，实验结果表明，系统可以在20 kHz～50 MHz频率范围内跟踪探针谐振频率；最后使用起振系统成功使商用探针在谐振频率处振动，准确测出了探针的谐振频率及振动幅值，系统频率分辨率达到了0.1 Hz。     

集成式微操作器控制系统的研制

微操作器是微操作机器人的核心部件，本文介绍了作者研制的压电陶瓷管驱动三自由度集成式微操作器，在此基础上，研制了微位移控制系统，包括双极性压电陶瓷驱动电流，微位移检测系统和微位移控制器，采用仿人智能P1控制方法，对微操作器进行了动静态测试，得到微操作器的性能指标，通过高精度位置闭环控制，补偿了压电陶瓷本身所具有的迟滞，蠕变、非线性等不足，提高了控制精度，达到了较好的控制效果。实验表明，该控制系统能够保证微操作器实现纳米级微动定位，满足微操作的要求。     

一种单片机控制的压电陶瓷微位移器的驱动电路设计

介绍了一种利用AT89C51单片机开关控制压电陶瓷微位移器位移的方法,通过单片机的定时器,在安全的TTL电平下实现对压电陶瓷应变片的高压开关控制。该功能是通过选择合适的耐压场效应管实现的,综合开关速率、耐压性、关断电流等方面的因素,采用的场效应管是IRF610型。作出对压电器件、场效应管的选择以及压电陶瓷应变片的单片机驱动电路的设计,并给出了该系统的控制程序。最后对系统进行了仿真实验,仿真结果表明:驱动电压增大,输出位移量也增大,在驱动电压140～200V时,电压增大和减小2个方向测量得到的位移-电压曲线不是重合的,这表明了压电陶瓷的测量迟滞性,驱动电压在150～190V时,函数的线性度最好,两者的迟滞性误差也最小,据此我们可以选择驱动电压范围为150～190V。     

Rosen型压电陶瓷变压器的电路特性分析

Rosen型压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷材料的压电效应实现机电能量转换的固体电子变压器,其特性不仅与自身的尺寸、所选取的陶瓷材料相关,还与其所连接的输入输出阻抗有关;因此对其进行电路特性分析,不仅有利于使用时提高其工作可靠性,而且有利于进一步分析其电学性能.从等效电路角度切入,得到Rosen型压电陶瓷变压器的输入阻抗、...