Mn掺杂(Nal-xKx)0.5Bi0.5TiO3性能研究及其在滤波器上的应用

研究了Mn掺杂对(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷性能的影响,并利用该材料研制出中频无铅压电陶瓷滤波器.Mn掺杂改善了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3体系陶瓷的压电性能,当Mn含量达到0.3%(质量分数)时,d33达到135 pC/N,kp=31%,Qm=183,适用于制作滤波器.采用厚度振动模式,制作出插入损耗为5 dB,中心频率为520 kHz,带宽大于10 kHz,阻带衰耗大于30 dB的中频无铅压电陶瓷滤波器.器件性能接近于同类含铅陶瓷中频滤波器(SFH系列).     

Mn掺杂(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3性能研究及其在滤波器上的应用

研究了Mn掺杂对(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷性能的影响,并利用该材料研制出中频无铅压电陶瓷滤波器.Mn掺杂改善了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3体系陶瓷的压电性能,当Mn含量达到0.3%(质量分数)时,d33达到135 pC/N,kp=31%,Qm=183,适用于制作滤波器.采用厚度振动模式,制作出插入损耗为5 dB,中心频率为520 kHz,带宽大于10 kHz,阻带衰耗大于30 dB的中频无铅压电陶瓷滤波器.器件性能接近于同类含铅陶瓷中频滤波器(SFH系列).     

旋转型行波超声电机定转子机电耦合有限元分析

以旋转型行波超声电机定转子为研究对象,运用动态子结构法和有限元法对定转子进行了机电耦合分析,构建了机电耦合模型,并通过建立定转子机电耦合有限元模型,对压电陶瓷逆压电效应进行研究,得到电信号激励下各阶响应振型和幅频特性;探讨了定子弹性体厚度、齿深,压电陶瓷片厚度、分区方式以及定子弹性体与压电陶瓷片粘接位置对超声电机谐振频率和振幅的影响,为该类型电机的结构优化设计提供了依据。     

剪切模式压电驱动元件及其表征

基于标准的等效电路模型,用介电的方法研究剪切模式压电驱动元件的性能.对于剪切模式压电驱动元件,电阻-频率曲线上呈现一个或几个响应频率.对应于响应频率,模量的实部(实部电阻)呈现相应的极大值.理论和实验均表明,具有较大模量实部的压电驱动元件也具有较好的机械品质因子和耦合系数.所以,可以用测量对应于响应频率的模量实部的大小来表征剪切模式压电驱动元件的压电性能.系统研究了极化状态对剪切模式压电驱动元件性能的影响,对于极化沿陶瓷片方向的情形,响应频率处的实部电阻很大,当去掉极化后,相应的响应频率处的实部电阻变得很小,而施加的极化垂直于陶瓷片方向时,几乎测不到响应频率.应此,为得到更好的压电性能,必须对剪切模式压电驱动元件的沿陶瓷片方向进行预极化;为保证剪切驱动元件保持有较好的性能,所加的操作电压不能超过陶瓷片的矫顽电压.对于驱动元件的低温研究显示,压电陶瓷在极低温下依然保留有很好的压电性能,这表明剪切模式压电驱动元件完全适用于低温情形.     

压电陶瓷在激光干涉错位散斑检测中的一些应用

对检测表面或检测构件施加振动激励以达到探测构件表层下缺陷的目的。将压电陶瓷元件接入适当的电压调节控制电路,利用压电陶瓷的逆压电效应原理,通过计算机程序可以让压电陶瓷元件发生随电压变化的微位移,电压的变化由程序设定,按应用场合的不同,可分别使压电陶瓷的微位移变成检测所需要的相移或振动。多次的实际检测结果表明,在一些航空材料粘接构件的激光干涉无损检测(NDT)中,压电陶瓷是目前人们实现相移和振动激励等特殊功能的最佳选择之一。     

压电陶瓷直线驱动器的设计与实验研究

提出一种新型的可直线运动的压电陶瓷驱动器.驱动器选用圆环形的压电陶瓷(PZT4),其外径10 mm,内径4.5 mm,厚0.8 mm,陶瓷表面均匀分成4个扇形电极区,以"正、正、负、负"沿厚度方向极化.该驱动器定子采用棒板结合式结构,一个中轴的两端分别连接了两个对称的圆形平板,圆板与中轴相互垂直.两片陶瓷分别粘接在定子的两圆形平板外侧,对定子激振形成两圆平板的交替式跨步直线运动.驱动器整体外径12 mm,长度10.6 mm.采用有限元方法对驱动器的运动模态进行了仿真,通过谐响应分析计算了驱动器在X向和Y向的振幅,分析了驱动器的运行原理.实验结果表明:驱动器最佳工作频率在13.15 kHz左右,驱动电压100 Vo-p时驱动器的最高运行速度为34 mm/s.该驱动器在小载荷、高精度精密定位等场合具有很好的实用化前景.     

压电双晶片直接驱动式伺服阀的研究

提出一种利用压电陶瓷片直接驱动的伺服阀,分析了双压电晶片的静、动态特性,制造了双晶片直接驱动式伺服阀样机.该伺服阀具有高于传统电磁式伺服阀的频宽与分辨率,它的机械结构简单,抗干扰能力强.     

压电纤维复合材料的发展、模拟及应用

压电材料同时具有驱动和传感性能,被广泛应用于各种智能结构中.圆形压电纤维复合材料和方形压电纤维复合材料作为两种新型压电复合材料,因其独特的结构而具有比压电陶瓷片更优异的性能.采用数值法和分析法对复合材料的结构参数及各组分材料性能进行评估从而预测复合材料的性能是目前的研究热点.压电纤维复合材料被广泛应用于振动及噪声控制、结构健康监测、结构变形及能量收集等领域,并能对上述领域的进一步发展发挥关键作用.     

小型方柱压电陶瓷电机的设计及性能

设计了一种小型方柱弯曲旋转压电超声电机,即摇头式压电陶瓷超声电机.该电机采用带圆孔的金属方柱作为电机的定子部分,并在方柱的4个垂直表面分别粘贴沿厚度方向极化的压电陶瓷片,其外形尺寸小于6 mm×6 mm×10 mm.利用有限元分析软件ANSYS对电机的工作模态进行了模拟计算,得到金属方柱定子的一阶弯曲振动频率为125.5 kHz;并对其工作状态进行了谐响应分析,得到X(Y)向、Z向振幅,由此计算得到定、转子之间的最优接触角,约为24.5°.采用激光多普勒测振仪(Polytec 300-F)测量了电机的振动谱特性,测得一阶弯曲振动发生在129.6 kHz处,并观察到两个节面位于全长的1/4及3/4处,实验与有限元仿真结果基本一致.讨论了不同厚度陶瓷片及金属方柱圆孔孔径大小对电机输出特性的影响,确立了小型方柱电机的尺寸设计标准.     

SPS烧结钛酸铋钠无铅压电陶瓷材料研究

研究了通过放电等离子烧结法(SPS)制备钛酸铋钠基(NBT)无铅压电陶瓷.通过SPS工艺在低温下对NBT陶瓷进了烧结,结果表明,SPS烧结工艺能在低温、短时间内使NBT陶瓷成为致密的烧结体,同时NBT陶瓷具有较好的介电和压电特性.