弛豫铁电单晶弯曲梁矢量水听器研究

研制了一种弛豫铁电单晶(PMNT)二维矢量水听器,矢量通道和声压通道分别由两个正交压电单晶复合弯曲梁振子和PZT-5压电陶瓷圆管组成。基于弹性力学理论和水下质点振速测量原理对弯曲梁矢量水听器进行建模,推导给出了接收电压灵敏度表达式,分析了弯曲梁应力分布对矢量水听器接收性能的影响以及PMNT压电单晶材料与弯曲梁结构的匹配问题。在理论分析的基础上,研制了PMNT压电单晶和PZT、-5压电陶瓷矢量水听器样品并进行测试。测试结果表明:压电单晶矢量水听器与压电陶瓷矢量水听器相比,接收电压灵敏度提高11 dB,自噪声降低3 dB,测试结果与理论结果相符。     

开缝压电圆环深海水听器

利用能量法得到了开缝压电圆环水中的谐振频率方程与电导纳曲线;通过构建开缝压电圆环低频接收状态等效电路图,推导了开缝压电圆环低频开路电压灵敏度;比较开缝压电圆环和整体圆环低频接收灵敏度,提出了利用开缝压电陶瓷圆环与溢流结构相结合设计深海水听器的思路;通过建立溢流式开缝压电圆环有限元仿真模型,探讨了开缝压电圆环的低频开路电压灵敏度与圆环结构参数的关系。经过仿真优化,研制了水中谐振频率600 Hz的开缝压电圆环深海水听器。水池声学测试与耐压测试结果表明,溢流式开缝压电圆环水听器在100~300 Hz频段内低频开路电压灵敏度最大值为-193.2 dB,最小值-197.9 dB,起伏-4.7 dB,耐静水压30 MPa;与采用相同尺寸压电元件的溢流圆环水听器相比,溢流式开缝压电圆环水听器的低频开路电压灵敏度提高20 dB;验证了本文提出的采用开缝压电圆环构建深海水听器的实用性。     

液腔耦合高灵敏度压电陶瓷水听器

提出一种利用液腔模态提高接收灵敏度的压电陶瓷标量水听器,称为液腔耦合水听器。该水听器用径向极化的压电陶瓷圆管作为敏感材料,将圆管的外侧壁和上下端面屏蔽而仅使其内侧壁接收声压信号。用"能量法"对压电圆管的振动做了详细分析并给出了等效电路;利用有限元方法预测了水听器的接收性能,并制作、测试了水听器样机。实测证明,在1~8 kHz频率范围内,液腔耦合水听器比相同尺寸的外壁接收圆管水听器的灵敏度有显著提高,在液腔谐振频率附近接收灵敏度达到-181 dB,比后者高10 dB以上。液腔结构的引入,能在较宽频率范围内显著提高水听器的接收灵敏度。     

智能材料的性能变化机理

美国科学家最近通过试验发现，压电陶瓷等智能材料的性能和反应随着尺寸的不同而大相径庭。薄膜状智能材料的压电性能和介电系数与其厚度密切相关。材料越薄，预期的反应就越小。 　　压电陶瓷通常用于压力传感器、麦克风和加速度计。薄膜状压电陶瓷一般用于微型机电装置（ MEMS）中的微型传感器和制动装置，如用作超声波发动机及集成电路里的开关转换电容器部件。研究表明，薄型材料的机械性能要优于厚型材料，如薄型材料不易破碎，但薄型材料的物理和电气性能较厚型材料要差。研究人员指出，压电陶瓷薄膜的性能对 MEMS的质量和可靠性…     

矢量拖线阵不同形状水听器流噪声响应特性

拖线阵声呐流噪声大小与水听器形状密切相关,为了揭示矢量拖线阵流噪声响应特性,研究了不同形状矢量水听器滤波特性及其噪声抑制特点。基于波数-频率谱分析方法,导出了圆柱形、球形、胶囊形矢量水听器的波数响应函数以及噪声功率谱解析表达式;并根据湍流边界层压力起伏Carpenter模型数值计算了矢量水听器波数响应函数、流噪声响应特性与水听器形状和几何尺寸之间的变化规律,得到了不同形状矢量水听器抑制流噪声特点。研究结果表明,细长胶囊形矢量水听器具有较好的流噪声抑制性能。     

一体化有源吸声终端实现及其在行波管测量中的应用

提出了一种利用矢量水听器在声管中实现一体化有源吸声终端的方法。该吸声终端采用矢量水听器作为传感元件,以实现入射波和反射波的分离,克服了传统双水听器声波分离方法中传感器间距及测量频率的限制,显著拓宽了一体化有源吸声终端的低频吸声频段。由声管中水声材料的测试原理出发,重点分析了吸声终端中传感元件灵敏度误差对吸声终端性能的影响,并给出了反射、透射系数的修正方法。实验结果表明:该有源吸声终端在100～2000 Hz频段内吸声系数可以达到0.98以上,测量得到材料的声压反射系数、声压透射系数及理论计算基本一致。     

MEMS加速度计在地震预警中的应用研究

MEMS加速度计由于其成本低、体积小的特点受到了国际地震预警领域的广泛关注。首先,简单介绍了MEMS传感器的性能、特点。其次,以分布在美国北部、欧洲和中国台湾的CSN,QCN,My Shake和P-alert项目为例,阐述其在国内外地震预警领域中的发展及应用。最后,从其特点、在地震预警中的实际应用等方面对MEMS传感器在地震预警领域的应用进行展望。     

一种电梯部件垂直度测试仪的研发

随着微机电系统（MEMS）技术的发展,惯性传感器件在过去的几年中成为应用最广泛的MEMS器件之一,而微加速度计就是惯性传感器件的杰出代表。作为最成熟的惯性传感器应用,现在的MEMS加速度计有非常高的集成度,即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。     

路面用环氧基压电复合材料制备及性能

为了制备适合于路面用的压电复合材料,以锆钛酸铅(PZT)为压电相,以环氧树脂为基体,采用压制成型法制备0-3型PZT/环氧树脂压电复合材料.分析了PZT的体积分数、制备工艺和极化条件对复合材料压电应变常数的影响,测试了环氧基压电复合材料的介电性能,并完成了动态荷载作用下压电响应的测试.研究结果表明:PZT的体积分数为75％时压电复合材料电性能最好;最佳的极化条件为极化电压2.25kV/mm、极化时间15min和极化温度90℃,但成型压力和成型时间对环氧基压电复合材料影响很小.在PZT体积掺量为75％,最佳成型和极化条件下,压电复合材料的介电常数及压电应变常数分别为210.53和64 pC/N;并在该复合压电材料施加正弦稳幅荷载(频率:10Hz,均值:-600N,幅值:400N),其可稳态输出8.1V电压,其储存的能量为304.2uJ.     

预烧粉相结构对Pb_(0.925)Ba_(0.075)Nb_2O_6-0.5%TiO_2压电陶瓷结构和电学性能的影响

为制备具有高密度、单一正交铁电相及优异压电性能的大尺寸(直径D=25mm,厚度d=3mm)PbNb2O6基压电陶瓷,研究了900℃预烧获得的三方相粉体(PBNT/R)和1 250℃预烧获得的正交相粉体(PBNT/O)对陶瓷晶体结构、微观形貌、介电及压电性能的影响。结果表明:正交相预烧粉体制备的陶瓷,显微结构较致密,其平均晶粒尺寸更小(11.9μm),同时表现出了较高的压电性能(d33=82pC/N),适用于高温压电传感器。