矩形板压电振子型超声马达

在双矩形板压电振子型超声马达研究的基础上，提出了一种具有四个凸起物的单矩形板压电振子型超声马达，利用矩形板的双向弯曲振动合成了凸起物顶部的椭圆运动，引用耦合振动理论研究了矩形薄板的固有弯曲振动频率，并通过研制与试验，测试了样机的速度与效率性能，验证了其工作的可行性。     

新型压电输送振子振动模态有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对用于行波型超声物料输送装置的压电输送振子进行了模态分析,讨论了压电输送振子结构参数对振动模态的影响,为压电输送振子进一步的结构参数修改提供了指导,为行波型超声物料输送装置的设计奠定了基础。     

悬臂梁压电振子频率调谐和发电能力研究

研究了一种带末端质量块的悬臂梁压电振子的频率调谐能力。理论分析了悬臂梁压电振子的结构尺寸对压电振子谐振频率和发电能力的影响关系,并分别对长度调谐和质量调谐前后的压电振子发电能力进行实验测试和对比分析。结果表明,增加悬臂长度或末端质量可以降低压电振子的谐振频率,减少悬臂长度或末端质量可以提高压电振子的谐振频率,但为达到更好的发电效果,降频调谐时,应该采用质量调谐法提高压电振子的输出功率,而升频调谐时．应该采用长度调谐法提高压电振子的输出功率．     

双振子垂直驱动式压电振动送料器的设计

利用压电陶瓷的逆压电效应,采用上下两个环形压电振子垂直驱动的结构,设计了一种新型压电振动送料器。通过理论分析得出了送料器系统的固有频率以及影响料斗振幅的主要因素。利用Hypermesh软件对整个系统进行了动力学仿真,分析了系统的前三阶振型并得出了系统无阻尼固有频率的理论值为110.95Hz。采用M5螺母为输送物料对样机进行了试验,分析了输送速度以及料斗振幅与驱动电压和驱动频率的关系,并与现有同型号悬臂梁式压电振动送料器进行了性能对比。当驱动电压为240V、驱动频率为系统实际共振频率105Hz时,该新型结构压电振动送料器的输送速度为0.23kg/min,料斗振幅为110μm,可以满足工业生产的需求。     

盘形超声压电振子的抛光实验研究

应用盘形超声压电振子在抛光实验装置上对硅片进行了化学机械抛光,比较了附加行波超声振动的化学机械抛光与传统化学机械抛光的实际效果,实验结果表明,在相同的实验工况下,施加行波超声振动相对于不施加振动,能明显改善硅片化学机械抛光的表面质量。振子振幅的增大对改善硅片表面质量有利。     

悬臂梁单晶压电振子发电的理论建模与仿真

为了解决电池为低功耗电子产品供能存在的诸多问题,对悬臂梁单晶压电振子的发电能力进行了研究.根据压电理论和热平衡原理,建立悬臂型单晶压电振子发电能力的数学模型,并对金属基板材料、基板厚度与压电片厚度对压电梁发电能力的影响进行了数值模拟与有限元仿真分析.研究结果表明,建立的数学模型与有限元仿真分析结果一致,压电片与基板材料存在一个最佳厚度比使得压电振子的输出电压达到最优,且最佳厚度比随着基板材料弹性模量的增大而增大,当基板材料分别为铝、磷青铜、多晶硅和钢时,单晶压电振子所对应的最佳厚度比分别为0.4、0.5、0.55和0.65,最后对以磷青铜为基板材料的压电振子进行了实验测试.实验结果表明,当压电片与基板厚度比为0.5时,压电振子输出功率最大,验证了理论分析的正确性.     

压电型多振子单腔精密药物输送泵

提出一种新型精密药物输送泵,采用多压电振子的方式以提高泵的最大输出流量;采用整体开启阀,提高泵的单向截止性;将柔性药囊储药器集成于泵的入口通道,并置于带有两个环形电极的壳体中,实现了结构的轻小化。在制作样机的基础上对压电型精密药物输送泵的输出特性进行了实验测试,得出该输送泵在±36 V矩形波信号下的零压力输出流量可达0.34 mL/min,零流量输出压力可达16.5 kPa,分辨率优于0.25μL。     

基于圆形压电振子的骨传导听觉装置

应用周边固支式圆形压电振子作为驱动元件,将音讯信号转换为振动信号,再利用骨传导方式使人感知音讯信号,在此基础上构建了圆形双晶片压电式骨传导听觉装置。对圆形压电振子进行了建模,利用有限元仿真分析,提出了压电振子支撑方式的优化方案。对设计的压电式骨传导听觉装置进行了实验测试,得到了骨传导装置结构参数对其性能影响的关系曲线。实验研究表明:压电式骨传导听觉装置的基本性能指标能够满足骨传导听觉装置的要求。     

压电薄膜泵驱动的新型直线马达

提出了一种由压电薄膜泵和液压缸构成的新型直线马达(简称压电液压马达)。介绍了其结构和工作原理,并进行了性能分析与测试。利用尺寸为35 mm×1 mm的薄膜型压电振子制作了两腔体串联压电泵,并与直径15 mm、有效行程100 mm的液压缸进行了联机试验。研究结果表明,在驱动频率一定,驱动电压超过100 V时,驱动力与速度随电压的提高线性增加。在驱动电压为140 V、工作频率为70 Hz的条件下,获得压电液压马达的最大速度和推力分别为14.5 mm/s和17.8 N,最大输出功率为63.5 mW。     

流量最佳频率为50 Hz的压电泵特性

设计了输出流量最佳频率为50 Hz的压电泵。测定了压电泵的进出口布置方式、进出水管管径、密封圈布置方式、腔体高度对压电泵流量最佳频率的影响规律。所设计的压电泵可直接利用日常照明电驱动,可通过电阻分压的方法实现压电泵的流量调节。试验结果表明:以水为工作介质,该压电泵在通用的50 Hz、220 V正弦交流电压驱动下工作性能稳定;流量可达到600 mL/min;省去了特制电源,从而大大降低了成本,具有较好的应用前景。     

压电发电装置的功率分析与试验

为提高压电发电装置(能量转换系统)的输出功率,建立了简谐激励条件下两种能量转换电路(交、直流输出)功率计算模型,并进行了模拟分析及试验验证。理论研究结果表明,在压电振子开路电压(结构尺寸及激励频率)一定时,存在不同的最佳负载使交、直流输出电路获得最大的输出功率,交流输出的最佳负载及最大功率分别是直流输出最佳负载及最大功率的2/π和π/2倍。试验用压电振子尺寸为58mm×30mm×0.7mm,激励频率为44.3Hz时的开路电压为14.8V。交、直流输出电路所对应的最佳理论/试验负载分别为72/71kΩ和113/110kΩ,最大理论/试验功率分别为0.76/87mW和0.49/4.7mW。     

变正压力式压电双晶片惯性直线驱动器

提出了以压电双晶片作为动力元件、通过控制移动机构和支撑面之间的正压力、利用摩擦力变化实现定向运动的新型惯性直线驱动器。分析了驱动器的工作原理,利用有限元分析软件对压电双晶片振子进行了模态分析,得到其动态特性。研制了惯性直线驱动器的样机并进行了性能测试,试验结果表明:该机构能够实现直线往复运动,频率为10 Hz时,最小稳定运动步长为0.7μm,最大移动速度为1.2 mm/s,最大承载能力为150 g。     

压电叠堆式惯性移动机构的设计与试验

提出通过改变压电移动机构和接触面之间正压力的方法改变机构不同方向的摩擦力,使机构沿规定方向运动。介绍了压电叠堆式惯性移动机构的工作机理,设计并研制了试验装置,并进行了试验研究。结果表明,机构在方波这种对称波形信号的激励下能够实现可控的正向直线运动。     

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor with two stators

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor, which consists of one rotor and two stators, was proposed in this paper. In order to match the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration excited in the stators, a symmetrical structure was adopted in design of the motor. A so-called mass matching method, namely adding two rings to the outside circumference of the two stators respectively, was used to adjust the resonance frequencies of these two vibrations. A finite element model was developed using ANSYS software for the purpose of analyzing the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration as well as the function of the adjusting rings. The results show that the resonance frequency of torsional vibration varies with the position of the ring, but the resonance frequency of longitudinal vibration changes little. By means of adjusting the mass and the position of the rings, the first order resonance frequency of longitudinal vibration is coincided with that of torsional vibration and the value is 20.75kHz. An experimental prototype motor was fabricated according to the analytical results and its performance is in agreement with the theoretical predictions. The speed of motor reaches the maximum 92r/min at the working frequency 19.0kHz.     

海洋电磁式可控震源信号扫描方法

在现有可控震源技术的研究基础上,结合海洋电磁式可控震源的特点,对相关时延估计算法进行了研究,通过计算机仿真实现了一种适合于海洋电磁式可控震源的扫描方式,并对可控震源-海水能量耦合系统进行测试,得到了可用的可控震源扫描信号地震子波。     

基于改变正压力的惯性压电移动机构

提出了通过控制移动机构与支撑面之间摩擦力的方法,形成新型惯性冲击式压电陶瓷驱动机构的研究方案。分析了驱动机构的工作原理,建立了惯性移动机构的动力学模型,利用MATLAB对机构进行了运动学仿真,得到了位移仿真曲线,设计、制作了可实现直线往复运动的惯性移动机构,并作了相关的性能测试。试验结果表明:新型惯性移动机构的原理方案是可行的,试验结果基本与仿真结果吻合,同时也表明该系统具有性能平稳、步距均匀、速度曲线线性度好等特点。     

基于柔性铰链放大的压电叠堆泵

基于压电和精密驱动技术,利用压电叠堆作为驱动器,结合柔性铰链位移放大机构设计了流体泵样机,进行了试验研究。分析了压电叠堆Tokin AE0505D16的滞环特性,从理论上研究了该压电叠堆的刚度特性和快速响应特性。设计制造了用于位移放大的柔性铰链放大机构,对柔性铰链放大机构扭转变形和转角刚度的影响因素进行了理论分析,确定了所设计的柔性铰链放大机构各结构参数;测试了柔性铰链放大机构在不同电源激励下的动态响应、幅频特性、迟滞特性、输出力与输出位移特性,得出了影响放大机构放大倍数和输出特性的因素。利用有限元分析软件对放大机构进行了分析,进一步验证了放大机构的可行性和安全性。通过改变试验参数(电压、频率),对压电叠堆泵样机进行了实验研究,分析了输入电压、输入频率对泵输出流量和输出压力的影响程度。     

A ring type standing wave ultrasonic motor using cantilever type longitudinal transducers

The disadvantages of classic ring type ultrasonic motor were analyzed.To obtain large mechanical output power,a ring type standing wave ultrasonic motor using cantilever type longitudinal transducers was proposed.There are four pairs of cantilevers on one side of the ring,and four PZT ceramics are set between each pair of cantilevers.A screw fastened the PZT ceramics and cantilevers together to form a longitudinal transducer.The bending vibration mode of the ring is excited by the stretching vibration of the PZT ceramics.Thus,linear simple harmonic motions are achieved at the particle on the teeth.And the driving force is the frictional force between rotor and stator.The working principle of the proposed motor was analyzed.The ring and the longitudinal transducer were designed with FEM.The sensitive parameters of resonant frequency of the transducer and ring could be gained with modal analysis.The longitudinal vibration modal of transducer and bending vibration modal of ring were degenerated,and the motion trajectories of nodes on the teeth were analyzed.The results of this paper could guide the development of this new type of motor.