压电发电电源门报警器设计

本设计实现的门防盗报警器使用的电源为压电发电电源。该电源的电能由内置许多压电陶瓷片的垫子收集踩踏能量而来。该门防盗报警器应用的震动开关能灵敏的感应撬门撬锁震动,然后在单片机的控制下及时的发出报警声音并向主人手机发出报警短信。     

桥梁监测无线传感压电电源

提出了一种桥梁无线传感压电陶瓷电源,分析了压电陶瓷电源的能量计算,制作了压电陶瓷电源的模型并进行了加速度(载荷)的测试实验。得到了该电源在不同加速度(载荷)下的能量输出,输出电能与载荷脉冲作用速度的关系。研究结果表明压电陶瓷电源满足桥梁无线传感能量供应的要求。     

基于PA95的新型压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件。PA95是一种高压、高精度的MOSFET运算放大器。文章介绍了一种基于PA95的新型压电陶瓷驱动电源,详细介绍了电源复合放大电路部分的设计原理并对其稳定性进行了分析。实验表明该电源具有精度高,驱动能力强,结构简单,稳定性好的特点,在5kHz频率范围内有效实现5V信号到350V的动态放大,最大稳态输出电流120mA。     

桥梁无线监测压电供能

为了解决桥梁无线监测的长期能量供应问题,设计了一种压电陶瓷电源和能量存储电路.通过对压电陶瓷电源的能量计算和实验测试,表明压电陶瓷电源满足桥梁无线监测能量供应的要求.     

压电式喷墨打印机驱动电源设计

压电陶瓷驱动电源是压电式喷墨打印机的核心部件.提出了压电陶瓷驱动电源的电路设计方法,将整个驱动电源分为低压控制和高压放大两部分进行设计,并给出了设计框图.     

基于FPGA的大功率压电陶瓷数字驱动电源设计

目前叠堆型压电陶瓷最高能够产生70kN的推力,且具有纳米级的精密定位.为提高压电陶瓷驱动电源的输出性能和精确度,提出了一种基于FPGA的大功率高精度压电陶瓷数字驱动电源的设计,具有100倍固定输出增益.该驱动电源以FPGA作为控制核心,采用半桥逆变的电路拓扑,同时引入闭环控制调节输出电压.在等效电容为5 μF的压电陶瓷...     

空间激光通信系统精跟踪单元PZT驱动电源的设计

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件。PA85是一种高电压、高功率MOSFET的带宽运算放大器,采用双电源供电,输出电流高达200mA,输出电压更可高达±215V。该文详细介绍了基于PA85的一种电源复合放大器的设计及仿真,通过对各项性能指标的仿真表明,该驱动电源具有精度高、分辨率高、稳定性好、纹波小和电路结构简单等优点。     

基于PZT的法珀滤光器平板平行度控制系统的设计与实现

主要介绍以HPV系列压电陶瓷驱动电源为核心的法珀滤光器平板平行度控制系统。该系统包括电容式边缘传感器支持电路、压电陶瓷、压电陶瓷控制电源、计算机及其接口电路。该控制系统可以实现伺服控制,其软件可扩展,可移植性比较强。通过对软件扩展和硬件调整,该控制系统可以直接应用于大型拼接望远镜面型控制。     

用于无线开关的冲击式压电自发电模块设计

自发电无线开关可将开关按压动作转化为电能,无需电池,具有绿色环保、免布线等优点,在智能家居中得到了广泛应用。应用超低成本的冲击式压电点火器作为发电模块,设计了机械传动结构,将开关面板按压动作转化后驱动压电发电模块,理论上分析优化了结构尺寸参数,采用3D打印技术加工出了样机。同时设计了电源管理电路,实现了高压脉冲信号的降压、整流、储能和稳压输出。实验结果表明：按压一次储能1.6 mJ,约发送60个脉冲信号,能够有效触发接收端。验证了的压电点火器在无线开关上应用的可行性,其将给智能家居领域相关企业带来更大的商业价值。     

压电陶瓷动态驱动电源的设计与研究

设计了一种适应压电陶瓷动态特性应用的驱动电源,分析了该动态驱动电源的原理及参数的设计选择方法,并进行了实验验证。实验结果表明,该电源具有良好的动态性能,满足了设计的要求。     

利用压电陶瓷产生标准间隙的装置设计

研究压电陶瓷产生连续可调标准间隙的机理,设计利用压电陶瓷产生标准间隙的装置架构模型,开发了装置的压电驱动器、电压驱动PID闭环控制系统、直流驱动电源关键部件,最后对整个装置性能进行测试。该系统θX、θγ偏摆范围从1mrad到12mrad,Z方向行程范围从7μm到60μm,实现亚毫秒响应速度和亚微弧定位精度,最大偏摆范围达±6mrad。该装置具有精度高、测量链短、读数准确性高、连续可调等特点。     

基于振动能量采集器的无源无线传感节点技术研究

随着以MEMS技术为依托,结合压电效应的振动能量采集技术的日臻完善,如何利用振动能量采集器构成高效的无源无线传感节点成为近期研究热点,而能量采集器输出的电能储存控制和低功耗发射技术是实现该节点的难点。在设计出对储能电容电压具有双阈值检测与控制功能的低功耗电路基础上,给出了一种自报警、无源无线低功耗传感节点。实验表明,在频率52 Hz正弦振动、振动加速度幅值为5 gn激励下,经过125 s的能量储存,节点能够以+10 dBm功率在16 ms内完成发射及无线报警,发射距离可达1.31 km。该节点构成的无线传感网络可广泛应用于石油管线、桥梁和军事侦察等外部供电极度受限环境的现场监控等用途。     

基于压电陶瓷微位移执行器的精密定位技术研究

阐述了压电陶瓷微位移执行器的驱动原理,介绍了执行器的性能与应用情况;利用自行设计的输出特性测试系统,对WTYD0808042压电陶瓷微位移执行器进行了相关实验研究,分析了执行器的非线性和迟滞特性;采用Duhem算子建立了压电执行器的迟滞模型,利用建立的Duhem模型作为PID反馈控制的前馈环节进行闭环精密定位控制的研究。实验结果表明:该模型能够有效降低非线性和迟滞特性对压电执行器位移输出精度的影响,提高执行器的动态响应特性。     

埋入混凝土式压电陶瓷声-压特性的路径映射分析

将压电陶瓷埋入混凝土结构构成压电埋入式混凝土机敏模块,它是利用压电陶瓷的逆电压效应对混凝土健康状况进行实时在线检测。为了提高接收端检测数据的可靠性,本文采用对压电陶瓷在混凝土中传输声能信号进行路径映射方法研究其传播规律。该方法是基于形函数插值运算的一种后处理技术,能将机敏模块中的位置结果信息映射到模型的任何路径上,通过提取不同路径上的声压能量信息,从而分析压电埋入式中声能的传播规律。实验表明：振源附近声场能量最大,其径向方向能量衰减迅速;能量声压值与映射半径服从乘幂函数衰减特性;对声压值进行不同角度的分析还表明,除径向方向外,声压值与映射角度呈递减特性。     

基于滚压的压电叠堆压电转换特性仿真分析

本文提出一种基于滚压的压电俘能器结构,结合Cymbal压电换能器和压电振子叠堆,利用滚珠作为激励源,可以把机构的往复振动转换为对压电振子的单向压迫.使用仿真软件对俘能器结构中滚珠压迫压电单元的力,以及该俘能器结构在并联和串联模式下输出的电压和俘获的电能进行仿真分析,得到该结构的压电转换特性.仿真结果表明,滚珠对压电叠堆的压迫力与压电陶瓷层数并不是单向递减,1-5层时递增,5层以后压迫力逐渐减小.在压电陶瓷的总层数不变的情况下,并联和串联时压电叠堆所俘获的总电能是不变的.两种联接模式下总电能随层数的变化关系为5层以内时随层数的增加而减小,超过5层后逐渐增加.     

提高振动发电机充电效率实验研究

为提高压电单晶悬臂梁振动发电机充电效率,建立集能量捕获存储于一体的振动发电储能系统,测试了同一规格陶瓷片贴于梁不同位置发电机的发电与充电性能,试验发现:在一阶与二阶振动模态下,各存在一个最佳粘贴位置可使发电机充电效率得到显著提高.在一阶模态下,陶瓷片贴于悬臂梁根部时,发电机充电时间最短;对于二阶模态,陶瓷片贴于梁中间位...     

超声电机速度的模糊跟踪控制

与传统的电磁感应电机不同,超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动,然后通过定子和转子之间的摩擦作用把电能转化为机械能的一种新型电机.针对超声电机的非线性、难以建立精确数学模型等特性,以目前得到广泛应用的一类超声电机为研究对象,利用模糊T-S模型建立了超声电机的模型,基于此模型,结合模糊状态反馈控制和H<,∞>控...     

激励频率自适应的采煤机状态压电俘能监测装置研究

考虑到目前用于采煤机状态监测的压电俘能装置不能实时根据外界激励频率变化而改变固有频率,研究一种自适应外界激励频率的采煤机状态压电俘能监测装置.对该频率可调的压电俘能装置进行数学模型建立、固有频率的有限元仿真以及实验研究.研究结果表明:随着压电俘能装置悬臂梁重心的变化,压电俘能装置发电量最大值对应的激励频率不断变化.自适应外界激励频率的压电俘能装置可将频率变化范围控制在7 Hz到55 Hz之间.自适应外界激励频率的压电俘能装置可使安装于采煤机各处的压电俘能装置输出功率在300 mW左右.自适应外界激励频率的压电俘能装置能够对采煤机工作时不同位置的激励频率进行自适应调节,保持对监测装置稳定供电.     

基于ANSYS的压电圆片振子径向振动模式分析

压电陶瓷问世不过几十年,然而发展非常迅速,压电陶瓷振子的应用日趋广泛.为了更深入研究压电振子的特性,在ANSYS的软件平台上,对压电圆陶瓷片振子进行建模仿真;利用有限元分析方法,得到压电圆陶瓷片的多阶振动模式.再根据谐振理论,对其输入导纳-频率关系进行分析.结合模态分析结果文件进行筛选,得到了压电陶瓷圆片径向振动频率,最后通过理论分析和实验测试,验证了仿真值比理论值更接近测试值.相对传统的振动模式分析方法,此方法更为简单、准确、直观.     

Thin-film electro-acoustic sensors based on AlN and its alloys: possibilities and limitations

Sputter deposited aluminum nitride (AlN) thin films have played a central role for the successful development of the thin film electro-acoustic technology. The development has been primarily driven by one device—the thin film bulk acoustic resonator, with its primary use for high frequency filter applications for the telecom industry. Recently, increased piezoelectric properties in AlN through the alloying with scandium nitride have been identified both experimentally and theoretically. This opens up new possibilities for the thin film electro-acoustic technology. Here expectations and discussions are presented on acoustic FBAR sensor performance when based on AlN as well as on such AlN alloys to identify possible benefits and limitations. Inhere, the distinction is made between direct and in-direct (acoustic) use of the piezoelectric effect for sensor applications. These two approaches are described and compared in view of their advantages and possibilities. Especially, the indirect (or acoustic) use is identified as interesting for its versatility and good exploitation of the thin film technology to obtain highly sensitive sensor transducers. It is pointed out that the indirect approach can well be obtained internally in the piezoelectric material structure. Original calculations are presented to support the discussion.