基于压电智能骨料的套筒灌浆料早期强度监测

针对实际工程中套筒灌浆料早期强度发展的监测需求,基于压电波动法原理,提出一种利用压电智能骨料监测套筒灌浆料早期强度的方法,并进行套筒灌浆料早期强度监测试验研究。通过实验发现,在龄期前5天智能骨料监测信号幅值衰减迅速,灌浆料强度则迅速增长,随后二者随龄期的变化逐渐减缓,最终趋于稳定,说明智能骨料监测信号幅值的变化趋势能很好地反映灌浆料强度的发展趋势。将监测信号幅值和灌浆料实测强度值进行归一化处理,并分别利用一元三次多项式函数、指数函数和幂函数进行数据拟合分析,通过对比拟合优度参数得出一元三次多项式函数的拟合效果最优,最后给出基于压电智能骨料的套筒灌浆料早期强度无损监测方法的标准条件及标准方程,为实际工程应用提供参考。     

压电双晶片动态机电耦合特性分析

基于压电双晶片本构方程，采用机电耦合系数的一种新的“更为合理的定义方法，分析了动态情况下悬臂梁式双晶片执行器或换能器的机电耦合特性，仿真了分析了机电耦合特性与器件材料，几何尺寸以及信号频率之间的关系，结果表明，机电耦合系数随双晶片几何尺寸及信号频率起伏变化，起伏幅度随信号频率的增大而减小，随双晶片长度厚度比的增大而减小。     

预应力螺栓对压电换能器性能参数的影响

考虑了压电换能器中的预应力螺栓.当位移节面位于压电陶瓷晶堆中,研究了压电换能器的共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数随螺栓的长度、直径和位置的变化规律.结果表明,当螺栓的长度、直径和位置变化时,换能器的共振频率变化可达1.3 kHz,而有效机电耦合系数的相对变化可达25.5%.适当设计螺栓,可提高压电换能器的性能.     

压电智能骨料传感器设计与性能研究

载荷、温度等不利的外部环境因素将影响压电智能传感器信号的接收和发射。该文设计了一种自行封装的压电智能骨料传感器(约8~15cm3),通过被动监测技术,对SAB、SAS两组压电智能骨料传感器进行截面抗压承载力的力学性能实验,记录被动监测信号突变点(即声发射信号)并进行分析。结果表明,0.24~0.41 MPa应力区间为压电智能骨料传感器正常工作危险区域,而0.41~0.61 MPa应力区间为正常工作的极限区域。压电智能骨料传感器实际抗压承载力的80%相当于达到了外包层C30混凝土标准抗压强度的90%,充分说明了SAS类压电智能骨料传感器具有非常好的抗压工作性能,揭示了压电智能骨料传感器在抗压等实际工程条件下的良好服役性能。     

基于压电陶瓷的钢管混凝土柱早期强度监测

为研究钢管混凝土柱内部早期强度的增长规律,该文在现有混凝土早期强度监测技术基础上,提出一种基于压电智能骨料的早期强度检测方法。制作钢管混凝土柱试件,通过在钢管混凝土柱内部预埋智能骨料作为传感器和激励器,发射和接收信号,对混凝土早期强度增长过程中传感器采集到的数据进行分析,结果表明,传感器接收信号的电压幅值随着混凝土早期强度的增加而减少,混凝土早期强度在初始的1周内以较快的速度增长,1周后增长速度减慢,28d后强度为1个定值。与此相应,传感器接收信号电压幅值在初始1周内以较快的速度下降,随后下降速度减慢,最后达到稳定,电压幅值变化曲线与早期强度变化曲线相似。利用压电智能骨料能对混凝土早期强度发展过程进行有效监测。     

压电智能骨料传感器设计与性能研究

载荷、温度等不利的外部环境因素将影响压电智能传感器信号的接收和发射。该文设计了一种自行封装的压电智能骨料传感器（约8~15 cm3）,通过被动监测技术,对SAB、SAS两组压电智能骨料传感器进行截面抗压承载力的力学性能实验,记录被动监测信号突变点（即声发射信号）并进行分析。结果表明,0.24~0.41 MPa应力区间为压电智能骨料传感器正常工作危险区域,而0.41~0.61 MPa应力区间为正常工作的极限区域。压电智能骨料传感器实际抗压承载力的80%相当于达到了外包层C30混凝土标准抗压强度的90%,充分说明了SAS类压电智能骨料传感器具有非常好的抗压工作性能,揭示了压电智能骨料传感器在抗压等实际工程条件下的良好服役性能。     

保护层材料对智能骨料性能影响的试验研究

研究了不同保护层材料(大理石、水泥砂浆、环氧树脂)在智能骨料制作过程中对电阻、电容性能的影响,以及对由不同保护层材料的智能骨料构成的智能监测系统的性能进行了对比,考察了信号幅值和线性灵敏度两个指标。结果表明,大理石保护层和环氧树脂保护层对智能骨料中压电陶瓷片(PZT)的电阻值无影响,而水泥砂浆保护层对PZT片的电阻值影响较明显,在水泥砂浆潮湿的情况下电阻值较小,干燥情况下电阻值较大;保护层材料对智能骨料的电容值影响较大,其中水泥砂浆保护层导致PZT片的电容值变化量约为18%~27%,大理石保护层导致PZT片的电容值变化量约为18%~22%,环氧树脂保护层导致PZT片的电容值变化量约为17%~20%。由大理石保护层智能骨料构成的智能监测系统其信号幅值和灵敏度最高,其次是水泥砂浆,最后是环氧树脂。根据试验结果大理石比较适合用作智能骨料的保护层材料。     

压电陶瓷三叠片复合换能器弯曲振动特性研究

采用瑞利法对固定边界条件下,三叠片圆盘弯振换能器进行理论研究,推导其谐振频率及有效机电耦合系数,通过数值计算分析换能器谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各尺寸参数的变化规律,并与有限元模拟结果比较,结果表明,换能器结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数有很大影响,有效机电耦合系数在其他尺寸已定的情况下随着金属片厚度、陶瓷片厚度和半径变化时,都有一个最大值,这为三叠片弯曲振动换能器的设计和进一步广泛应用提供理论支持。     

一种改进型1-3-2压电复合材料的研究

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。     

激光二极管热特性测试

测试出C-mount封装,额定功率为2W,峰值波长为808nm的激光二极管（LD）在不同温度下的PIV曲线、光谱曲线、远场特性曲线,分析激光二极管的热特性及激光二极管各项参数随温度的变化规律,并分析原因。通过分析计算出波长温度系数k,并结合频率红移法计算出该激光二极管的热阻Rth值。结果证明Rth随温度变化而变化。     

Temperature effects on output power of piezoelectric vibration energy harvesters

The performance of piezoelectric vibration energy harvesters was studied as a function of environment temperature. The devices fabricated by soft or hard PZTs were used to investigate the effect of material parameters on the thermal degradation of the devices. PZT MEMS device was also prepared and compared with the bulk devices to investigate scaling effect on the thermal degradation. All devices were heated up to 150 °C in an insulating chamber. Output power was estimated by Roundy’s equivalent circuit model and compared with experimental data. The output power of all devices decreased with the increase of the temperature. The output power as a function of temperature can be predicted by the change of piezoelectric coupling coefficient that is proportional to piezoelectric constant and inverse of square root of dielectric constant. Such combined influence on the output power leads to a lower thermal degradation rate of the soft PZT-based device at a lower temperature. For MEMS scale device based on PZT films, temperature dependence of the output power was reduced. This result can be attributed to decreased temperature dependence of dielectric and piezoelectric constants mainly due to constrained domain motions.     

非线性压电耦合对L型梁俘能器性能的影响

以二自由度的L型梁双稳态压电俘能器为研究对象,研究了非线性压电耦合关系中的一、二次非线性系数对俘能器输出功率和主梁运动的影响。通过对无量纲动力学方程的数值进行了仿真分析,结果表明,当激励幅值较大时,非线性压电耦合对俘能器输出功率和主梁运动有明显的影响;非线性压电耦合系数越大,输出功率越大,而俘能器的振动位移越小。非线性压电耦合的一次非线性系数取正值时,俘能器的响应优于线性耦合时的俘能器响应,取负值,则反之;而无论二次非线性系数取何值,非线性耦合时俘能器的响应都优于线性耦合时俘能器的响应。     

温度梯度对GaN热压电pn结电学性能的影响

热感应产生的极化电势可以改变压电半导体结构内的力电物理量,这在人工智能、微机电系统(MEMS)中极具应用价值.文章针对温度梯度作用下的氮化镓(GaN)压电pn结,采用二维压电半导体多场耦合方程和精确的热电物理边界条件,数值分析了温度梯度改变对GaN热压电pn结内极化强度、电势、电场、载流子分布及电流等物理场的影响.结果表明:由于温度梯度场和极化电荷之间存在耦合,热压电pn结电学性能对温度梯度高度敏感,由温度改变产生的热感应极化电荷可以有效调节该结构的开启电压和载流子传输特性,这为操控与温度相关的智能异质结器件电流传输提供了新的方法和理论指导.     

The Transmission Performance of Non-zero Dispersion Shifted Fiber Communication Systems Using In-line Phase-sensitive Amplifiers

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＨｉｇｈ ｓｐｅｅｄｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ (ｎｏｎ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ)ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｔｈｅｍａｉｎｇｏａｌｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｍｕ ｎｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｌｉｍｉｔｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｅｄａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅａｒｅｆｉｂｅｒｌｏｓｓ,Ｇｒｏｕｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙＤｉｓｐｅｒ ｓｉｏｎ (ＧＶＤ )ａｎｄｆｉｂｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ .ＩｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｈａｔＥｒｂｉｕｍ ｄｏｐｅｄＦｉｂｅｒ…     

Flexure control using piezostack actuators: design and implementation

In this paper, the application of high control authority piezostack actuators (PSAs) for active vibration control of large-scale flexible structures is studied. The idea is to add PSAs at appropriate locations of a flexible structure in order to strengthen its stiffness characteristics. In this regard, a flexible link of a macro-micro manipulator system actuated with PSAs is considered. The design of a mechanism for converting the force produced by a PSA to a bending moment is presented and a model for a system consisting of a flexible beam and a PSA is obtained. To this end, the solution of the governing partial differential equation with nonhomogeneous boundary conditions is obtained. Using singular value decomposition of the controllability Grammian of the system, optimum values for actuator parameters are obtained. The experimental results confirm that the suggested method can open up new possibilities in active vibration control of large-scale structures that require a large amount of control authority.     

基于BST微悬臂梁横向挠曲电系数的测定

挠曲电材料具有高力电耦合系数、尺度效应及对环境温度无特定要求等特点,有望用于传感器、作动器及结构健康监测等领域。基于钛酸锶钡(BST)微悬臂梁结构,实验分析了横向挠曲电系数对驱动频率的依赖关系,并讨论了尺度效应。利用压电微驱动器的低频激振,获得了横向挠曲电系数。结果表明,作为传感器,挠曲电材料在传感方面呈现出明显的尺度效应,当梁的厚度减小到微纳米尺度时,其传感特性将优于压电材料。     

Temperature effects in reflective surface-acoustic-wave delay lines

In addition to variation of delay time with temperature change, reflective surface-acoustic-wave delay lines may suffer signal-amplitude variation with temperature change. This problem occurs because of the anisotropy of the surface-wave velocity and the thermal expansion in the piezoelectric materials used for these devices. Experimental results are presented as well as appropriate design considerations for devices that must be operated at an elevated temperature.     

Polymer Pressure-Sensitive Adhesive with A Temperature-Insensitive Loss Factor Operating Under Water and Oil

Loss factor tan δ determines the viscoelasticity of a material. Higher or lower loss factor tanδ (>1 or <1) suggests a viscous or elastic material. Most polymer pressure-sensitive adhesives (PSAs) possess a limited operational temperature range (near room temperature), above which the PSAs trend to be more viscous (un-crosslinked) or more elastic (crosslinked), and below which PSAs become more elastic. These properties are unfavorable for PSA operation. Herein, an underwater PSA possessing short hydrophobic side chains and weak hydrogen bond interactions are described. Proper modulus and stable loss factor close to 1 contributes to an efficient adhesion underwater over a temperature range of 0–100 °C. Moreover, by introducing Teflon particles, the adhesion can be operated under silicon oil from room temperature to 150 °C due to the formation of a drainage surface structure and its temperature insensitivity.     

La3Ga5SiO4中声表面波传播的温度特性研究

硅酸镓镧(LGS)是一种新型压电材料．通过对LGS的温度稳定性和在几个优化切向上声表面波传播特性与温度的关系计算分析表明，LGS较之传统的压电材料具有较好的温度稳定性；声表面波波速在优化切向上随着温度的升高而减小，机电耦合系数及频率延迟系数TCF值呈抛物线增长．束偏向角线性增长。