压电音叉及其应用

介绍了压电音叉的基本结构和等效电路,详细描述了压电音叉的工作原理以及各种实际应用,并对实际产品的选材及性能作了详细的介绍。作者还根据自己的研究结果介绍了几种实用的和用作压电音叉换能元件的压电陶瓷材料的配方。     

压电音叉频率特性检测系统研究

压电音叉广泛应用于工业领域,其频率特性是工程技术应用的关键指标。传统的压电音叉频率的检测效率低、适应性差,为了精确地测定压电音叉的频率特性,提高测试效率,该文以工业中常用的音叉物位计为对象,设计了基于ARM9的频率特性检测系统,此系统能够显示压电音叉的固有频率,以判断是否符合要求,提高了效率和精度。     

压电材料电荷能量回收技术研究

对压电材料电荷能量回收性能进行研究。通过在压电驱动器收缩时间回收其在伸展时储存于其电场和应变场中的能量，来提高对驱动压电驱动器动作的激励电源使用效率。借助瞬时电容器（flying capacitor）所构成的一套封闭系统来实现电荷能量回收与利用，通过瞬时电容器与另一电容器串并联连接方式的不断切换，来有效收集封闭系统中压电驱动器上电荷，提高对电源利用率；同时，通过对电容串并联切换时间控制，实现压电驱动器所要求的振动频率。文章最后给出了实验结果。     

低噪声压电电荷放大器的设计与实验研究

压电悬臂梁以其优越的性能在微纳米领域得到广泛应用。为了降低压电悬臂梁信号采集中的噪声,该文针对一种冷放电电荷放大器进行了详细的理论与仿真分析。设计实现了电荷 电压灵敏度为23.4 mV/pC的冷放电电荷放大器,并将其应用于压电悬臂梁纳米量级位移信号采集中。实验结果表明,冷放电电荷放大器具有优于经典电荷放大器的噪声特性,与理论预期、仿真分析结果相符。冷放电电荷放大器为低噪声压电信号采集提供了一种新选择。     

基于电荷控制压电陶瓷驱动方法的研究进展

压电陶瓷驱动器在电场作用下将产生迟滞和蠕变。从而降低其定位精度。采用电荷控制可以减小位移迟滞和蠕变。该文从电流源电荷反馈和电压源电荷反馈两个角度，总结国内外各种电荷控制方案，进而提出应该优先选用电流源驱动压电陶瓷，并根据应用场合不同选择相应电荷控制方法的结论。     

基于同步电荷提取的压电能量俘获电路设计

利用压电振动能量收集技术具有的力-电耦合效应高,无电磁干扰,机构简单等特点,该文提出了一种对称式自供电同步电荷提取电路(SSP-SECE),使用互补三极管实现同步开关控制,通过导向二极管与检测电容可实现峰值自检测。使用Multisim软件建模仿真测试了电路方案的合理性,实验验证了电路的有效性。实验结果表明,采用优化设计的SSP-SECE接口电路使负载电阻功率比标准能量采集电路高约4.23倍,相对于SECE电路整体提升了23.02%。     

电荷驱动在高速压电致动平台中的应用

一个高速压电驱动平台的性能经常被支撑结构的低谐振频率所限制。采用一种非对称致动器可消除传到基座上的惯性力,但传统的电压驱动方法会引起严重的率相关迟滞,惯性力补偿效果不佳。该文提出采用电荷驱动法来消除非对称致动器产生的惯性力。实验表明,在激励电压峰-峰值为20V时,采用电荷驱动法,在110Hz~10kHz内惯性力基本消除,补偿效果比电压驱动方法好。     

基于电荷驱动的多通道压电变形镜电源设计

压电变形镜具有频率响应高,变形量大,稳定性好等优点,已广泛应用于自适应光学领域,但因在电压驱动方式下压电材料迟滞特性较大,使压电变形镜的精确控制难。为降低压电变形镜的迟滞影响,设计了一种基于电荷驱动的多通道压电变形镜驱动电源,介绍了驱动电源的构成及原理,并搭建了一套基于夏克哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台来验证驱动电源的性能。实验结果表明,该驱动电源可有效降低压电变形镜的迟滞效应,整体迟滞约1%,镜面变形的分辨率均方根误差(RMS)值约1.1 nm,能够满足在自适应光学领域对多通道压电变形镜精确控制的要求。     

压电石英晶片扭转电荷灵敏度分布规律的研究

为提高压电扭矩传感器的检测精度,应用张量坐标变换原理对石英晶片扭转电荷灵敏度分布规律进行了研究.首先根据各向异性材料力学和电磁理论阐述了石英晶片在扭矩作用下的扭转应力和极化电荷,从而得到电极检测的电荷量仅与压电系数d34有关;利用张量坐标变换原理求出在新坐标系中的压电系数d34,进而得出扭转电荷灵敏度随电极分割线绕y轴旋转角α呈余弦规律变化.实验结果表明理论分析与实测完全吻合.该研究将为新型扭矩传感器设计中检测电极的粘贴奠定工艺基础.     

剪式压电微喷的设计及分析

利用压电陶瓷的厚度切变振动,设计出一种新型微喷。介绍了它的结构、工作方式及驱动方法。用弹性薄板模型对微喷进行理论分析,推导出振动位移函数,估算了自由振动基频和受迫振动端部位移。用有限元软件模拟振动模态,其模拟结果与理论计算接近。使用微电子及微电子机械系统(MEMS)工艺,在国内首次制备出该类型微喷,加载驱动波形后达到喷射效果。     

音叉式石英晶振谐振频率的非电学快速测量方法

设计了声激励和光激励两种非电学快速测量音叉式石英晶振谐振频率的方法。不同于传统的电激励测量法,在外部激励源激发音叉振动同时,使用一束探测光把音叉振臂的振动信号转化成光强变化信号,从而避免了在测量中压电效应的使用。在声激励实验中,对比了不同的声波发生器和有无导声管的激励效果,优化了声波激发位置;在光激励实验中,研究优化了光束激发的位置。     

基于同步电荷提取的高效多压电能俘获电路设计

本文提出了一种基于同步电荷提取的高效多压电能俘获电路(High Efficiency Multi-piezoelectric Energy Harvesting Circuit Based on Synchronous Electric Charge Extraction,EM-SECE).所提出的电路利用改进的正负峰...     

热释电斩波器控制

斩波器是热释电型热像仪的重要组成部份,其平稳、匀速且按要求相位精确地运转,关系到整机成像质量的好坏。提出了一种对热释电斩波器进行闭环控制的方法,该方法的使用,解决了斩波器的控制问题。     

四音叉定子驱动的压电旋转电机动力学特性

提出基于四音叉式定子驱动的旋转超声电机,选定定子的一阶面外弯振与二阶面内弯振为工作模态,复合形成旋转运动。阐明了电机驱动机理,基于频率一致性优化得到音叉杆尺寸为24 mm×4.2 mm×5 mm,公共部分尺寸为12 mm×12 mm×3 mm。建立电机的有限元(FEM)模型,对电机进行谐响应分析,排除激励时产生干扰模态。采用激励信号幅值为250 V、频率为28 000 Hz对电机进行瞬态分析,得到动足的x、y、z向振幅分别为1.4μm、0.8μm和1.2μm。对电机进行运动特性分析,验证了该旋转电机具有良好的调频、调压、调相特性。     

一种叠层式压电陶瓷降压变压器

介绍了一种叠层式压电陶瓷降压变压器的基本结构、工作原理、等效电路以及通过等效电路法所计算的结果;介绍了这种变压器实验性能指标;介绍制作这种变压器对材料性能的要求及研究现状。     

基于DIS系统对自制音叉的简单实验研究

本文对自制音叉进行简单研究,利用DIS数字化信息系统作为测量监控系统,对自制音叉展开简单的分析研究。     

准静态电荷放大器的研究

准静态电荷放大器是压电传感器测试和标定系统的重要组成部分。为了对差动式压电六维力传感器做进一步的深入研究,该文对“力电”准静态电荷放大器进行了较深入的研究,推导了实现准静态电荷放大器的相关技术参数,制作了准静态电荷放大器,并将实验测试的下限频率与现有电荷放大器在同等条件下的低频下限进行了对比,实验结果达到了设计要求。     

压电微悬臂梁微弱压电信号检测

压电微悬臂梁是一种利用压电元件的逆压电效应驱动微悬臂梁使其振动，并利用压电元件的压电效应来检测梁的变形量的集成微驱动器和微传感器。文中讨论了压电微悬臂梁中的压电元件的两种等效电路模型，并且提出了检测微压电信号的检测系统以及两种前放电路。在检测微悬臂梁频率响应特性的实验中得到了较好的结果。     

微环音振荡压电发电机同步电荷能量采集方法

能量采集效率是引信微环音振荡压电发电机能否得到应用的关键之一。在经典能量采集电路和填谷能量采集电路的基础上,采用同步电荷能量采集法,基于脉冲宽度调制技术,设计了一种较高能量采集效率的同步电荷能量采集电路,由微动开关精确控制转移电能时间。理论分析和实验模拟的结果表明,开关精确控制转移电能时间的同步电荷能量采集电路,其输出功率最大且与负载无关,这将有利于微环音振荡压电发电机在不同型号引信中的应用。