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．     

超声和水声用压电复合材料的研究进展

压电复合材料相比普通压电陶瓷具有高的灵敏度、低的声阻抗及良好的柔韧性等优点,是制作超声和水声换能器的首选材料.综述了1-3和3-3型压电复合材料的传统及最新制备工艺技术特点,概述了该研究领域的主要理论成果,重点介绍了有限元方法在压电复合材料研究中的应用,并总结了压电复合材料在超声和水声换能器件方面的研究进展.在此基础上提出了压电复合材料在器件应用中面临并亟待解决的几个问题.     

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     

压电／电致伸缩微位移器件与应用 上

介绍了国内外几种压电／电致伸缩微位移器件，并着重介绍了压电／电致伸缩微位移器在精密机械、大规模集成电路设备、生物工程、机器人等方面的超精密定位技术上的应用和发展前景。     

一种精确的压电双晶片参数动态测试模型和方法

本根据悬臂染式压电双晶片的动态导纳矩阵，设计了一种器件参数动态测试模型，用于测量压电双晶片的几个主要参数：压电常数d31、机电耦合系数κ31、介电常数ε33^T、弹性顺度常数s11^E和等效电容等。中详细叙述了测试模型的建立和测试步骤，并提出了一种实际试样的测试结果。理论与实验表明，这种新的动态测试方法是精确、可行的。     

压电／电致伸缩微位移器件与应用（下）

压电／电致伸缩微位移器件与应用（下）蔡鹤皋，孙立宁，安辉（哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨１５０００１）三、压电、电致伸缩位移器的应用１．在机械加工中的应用国内外采用压电、电致伸缩微位移器作为机床刀具的补偿机构，使加工精度大大提高，如美国３Ｌ实验室成...     

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．     

压电陶瓷应变的测量及应用

本文叙述压电陶瓷重要特性之一——应变(形变)的产生机理、分类、测量方法及应用。用迈克尔逊干涉法测量静态形变。采用贝塞尔函数法测量动态形变。贝塞尔函数法测量简便,精度高,用此法测出压电陶瓷在谐振状态下的动态形变后,可确定压电陶瓷的机械谐振频率f_r,机械Q_M值等参数,从而可评价压电陶瓷元件的质量。 叙述了利用压电陶瓷的形变研制成的一些高精度精密器件,如致动器,激光器谐振腔微调机构、微位移扫描器和压电千分尺等。     

压电陶瓷微位移系统的变参数PID闭环控制方法

针对压电陶瓷器件在精密定位控制中存在的迟滞、蠕变和位移非线性等不足,本文采用压电陶瓷直接粘贴应变片组成测量电桥作为位置反馈环节,设计了带上下限位的变参数PID闭环控制微位移系统,达到了预期的控制精度和效果.     

应力对压电陶瓷驱动器位移性能的影响

在研制由钨青铜型压电陶瓷分立驱动器组装成特种圆环状压电驱动器中,发现组装后横向位移模圆环驱动器的位移量呈现异常的变化;它的位移量比分立器件的增加可达～３０％．对组成、器件制备等进行了大量实验,分析认为;分立器件在组装后处于严重的压应力中,它对逆压电效应的影响是上述结果的原因．它的主要机制是在压应力下通过９０°畴重新取向或钨青铜结构中基本组元－氧八面体的畸变使自发极化偏离于原压应力方向,一旦施加电场则造成位移量的大大增加．     

一次逆、二次正压电效应在自感知执行器上的应用

提出利用一次逆、二次正压电效应为同一压电体内的双向效应原理,进行传感器与执行器集成一体化——自感知执行器的研究.即利用一次逆压电效应输出一个微位移,作为执行器使用;利用二次正压电效应的输出电荷自感知执行器的输出位移,作为传感器使用.在准静态（电压0～50V）和低频（电压100V,频率10Hz）条件下,分别进行了一次逆压电效应输出位移、二次正压电效应输出电压的实验,并将得到的数据进行归一化处理.实验结果表明,通过测量二次正压电效应产生的电荷能够较好地自感知一次逆压电效应产生的位移.     

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.     

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．     

压电变摩擦阻尼器减振结构的数值分析

基于对压电陶瓷驱动器和金属摩擦阻尼器力学性能的分析,将两者结合并提出智能压电摩擦阻尼器,通过合理设定压电驱动器电场强度与阻尼器相对位移和速度的系数,提出了位移和速度相关型、具有拟粘滞或拟摩擦阻尼力模型的压电摩擦阻尼器,并建立了相应的半主动控制的阻尼力规则。对两自由度结构地震反应的压电摩擦阻尼半主动控制和多种被动阻尼控制进行了分析和比较。结果表明:半主动和拟粘滞型压电摩擦阻尼均对结构的位移和加速度反应有良好的控制效果。     

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.     

新型人工中耳压电振子设计

提出利用压电叠堆作砧骨激励式人工中耳的振子,并利用中耳-压电叠堆耦合力学模型对该压电叠堆振子进行辅助设计。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳,利用CT扫描和逆向成型技术建成。其可靠性通过与实验对比加以验证。最终设计的压电振子只需要10.5 V的有效驱动电压,便可以对镫骨激起相当于鼓膜处90 dB声压激励的振幅。该振子在频率为1 kHz的单伏电压驱动工况下,能耗仅为0.03 mW,满足人工中耳低电压、低能耗的要求。     

电磁辅助压电致动器设计开发与性能测试研究

传统的压电致动器,受限于压电致动的小行程,通常只能测量较小的范围。研发了一种电磁辅助压电致动器,同时具备电磁式致动器长行程与压电式致动器高分辨率的特点,该致动器包含可动件、导引槽、挠性件、电磁铁、压电元件以及控制电路。首先调整挠性可调预压装置并设定电磁铁电流,使得电磁致动力处于最大静摩擦力与动摩擦力之间;再利用压电组件所产生的微震动,控制可动件与导引槽之间的接触情况在静摩擦与动摩擦之间切换,从而完成长行程(10mm)且高分辨率(1.5μm)的往复运动。实验结果表明该致动器具备出色的定位能力。