换能器辐射板材料对辐射声场分布的影响

辐射板是换能器的声源输出装置,在安装空间限制声源尺寸的情况下,增加辐射板振动幅度成为研究的重点。本文仅考虑材料对辐射板振动幅度的影响情况,并进行了有限元软件WORKBENCH和ATILA软件分析了磁致伸缩换能器辐射板材料对振动幅频特性的影响以及对谐振腔内声场分布的影响。结果表明,相同激励与边界条件下,铝材料辐射板出现活塞振型时频率最高,输出位移最大,是其他材料辐射板输出位移的4.48-24.8倍;加入谐振腔体后,铝辐射板对应谐振腔内声压幅值最大,是其他材料对应辐射板辐射声压幅值的1.2-2.4倍。以上结论为频微型换能器辐射板的设计工作提供了有力依据。     

基于极点配置参数优化的压电分流阻尼抑振研究

从结构的力平衡方程、压电元件的电荷平衡方程出发,结合压电分流电路的电压平衡关系,建立了包含RL串联压电分流电路的机电耦合系统的数学模型,并进一步推导出系统的传递函数。以系统自由振动响应的衰减系数最大化为优化目标,采用极点配置参数优化方法对传递函数中的参数进行优化分析,求解出压电分流电路中电感元件和电阻元件的优化值。将分析结果应用于一柔性悬臂梁结构的振动响应抑制实验取得了良好的抑振效果,验证了用极点配置参数优化法进行压电分流阻尼振动控制系统设计的有效性。     

导电薄板在纵向磁场中的谐波共振分析

基于Maxwell方程及Kirchhoff薄板基本假设,导出了导电薄板的非线性磁弹性振动方程、电动力学方程和电磁力表达式。在此基础上,研究了纵向磁场中横向机械动载作用下条形薄板的非线性谐波共振问题。针对两端简支边界条件情况,应用伽辽金法进行积分,导出了关于振动位移和电场强度函数的磁弹性耦合振动微分方程组。利用多尺度法进行求解,得到了共振下的幅频响应方程,并对定常解的稳定性进行了分析,得到了解的稳定性判定条件。通过数值计算,得到了共振振幅随调谐参数、激励力幅值和磁感应强度的变化规律曲线图,以及系统振动位移和电场强度的时程响应图,分析了电磁、机械等参量对共振现象及解的稳定性的影响。     

Actuating mechanism and design of a T-type linear ultrasonic motor

To take advantage of merits of higher output-power and efficiency of bolt-clamped transducer,a T-type linear ultrasonic motor was proposed in this paper.The proposed motor contained a horizontal transducer and a vertical transducer.The horizontal transducer included two exponential shape horns,and the vertical transducer contained one exponential shape horn.And the horns intersected at tip ends where a driving foot was located.The longitudinal vibrations of transducers were excited by the stretching vibration of PZT ceramics.Longitudinal vibrations were superimposed in the motor and generated elliptical trajectory at the driving foot.The actuating mechanism of the proposed motor was analyzed.The two working modals of the motor were gained with FEM.The resonant frequencies of two working modals were degenerated by adjusting the structural parameters.The motion trajectory of nodes on the driving foot was gained by transient analysis.The vibration amplitude of node on the driving foot indicates that the proposed motor has potential good output characteristics.The results verify the feasibility of the proposed design and provide instructions for the development of the new ultrasonic motor.     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

基于振幅和相角变化的转子匝间短路故障诊断研究

首先分析了汽轮发电机发生转子匝间短路的受力情况,得出了转子匝间短路状态下的振动方程。并通过分析匝间短路前后振动方程振幅、相角的变化,确定了以测量振幅、相角变化作为判断转子匝间短路发生依据的结论,并论证了该方法的可靠性。最后通过振动方程仿真了匝间短路发生后的振动相角、波形、幅值的变化过程,验证了先前的结论。     

压电超声换能器初级串联匹配新方法

在分析超声电源输出变压器的非理想性给压电超声换能器电端匹配带来不良影响的基础上,根据空芯变压器模型理论,提出了一种新型的压电超声换能器初级串联匹配法:取消常规的次级匹配电感,若由输出变压器和换能器所构成的整体负载在换能器机械谐振频率处呈感性,则可通过在输出变压器初级串接一个合适的电容实现功放电路和其负载间的共轭匹配,反之则串联一个合适的电感。性能对比实验表明,该匹配法较传统的次级串联电感匹配法进一步提高了匹配的准确度,能量的传递效果也得到改善。     

超声波塑料焊机功率自动调节电路的分析

对超声波塑料焊机功率调节电路各器件电参数之间的匹配关系进行了分析，推导出这些电参数之间的匹配原则，此原则对匹配电路的设计具有重要的指导意义。     

大跨度斜拉桥拉索的参数振动

目的研究水平拉索和斜拉索在端部轴向激励和桥面竖向激励下的参数振动,探讨两种情况下拉索位移响应及索力的变化规律.方法以实际工程拉索为例,首先对水平拉索参数振动的偏微分振动方程进行数值求解,并进行扫频和参数分析;然后利用ANSYS建立了斜拉索在桥面竖向激励下的有限元模型,进行不同匹配频率下的振动响应分析.结果验证了拉索参数振动的发生条件,得到了拉索激励幅值、阻尼比、初始拉力变化对参数振动时拉索位移和索力的影响规律,以及斜拉索在桥面竖向激励下,振幅和瞬态索力的变化规律.结论一旦发生参数振动,拉索的振幅和瞬态索力都会有很大幅度的提高.有效控制拉索振动,减小振幅是至关重要的,瞬态索力也不容忽视;同时,在进行索力监测时,考虑桥面振动的影响是一个有待深入研究的问题.     

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.     

Response regimes of nonlinear energy harvesters with a resistorinductor resonant circuit by complexification-averaging method

In this paper, the steady-state response regimes of nonlinear energy harvesters with a resistor-inductor resonant circuit are theoretically investigated. The complexification averaging(CA) method is used to theoretically analyze the energy harvesting performance and reduce the motion equations into a set of first-order differential equations. The amplitudes and phases of both the response displacement and the output voltage are derived, and the corresponding stability conditions are determined. The response regimes are studied with the variation of nonlinear stiffness coefficients and coupling parameters, which are verified by the time domain analysis. The frequency island phenomenon is found and analyzed. Additionally, the backbone curve for deducing the extreme vibration frequency and amplitude is derived. Simultaneously, the analytical expressions of the switching points(critical amplitude and frequency) to identify the hardening and softening properties are established. Accordingly, a criterion is given to determine the occurrence of the jump phenomenon, and its effectiveness is verified. Overall, this paper presents an in-depth theoretical analysis of nonlinear energy harvesters with a resistor-inductor resonant circuit. It presents the theoretical framework and guidance for more extensive evaluations and understanding the theoretical analysis of nonlinear energy harvesters with external circuits.     

中功率数字超声波电源研究与设计

根据实际的需求设计了一款额定功率为2 000W的数字超声波电源。采用STM32F767作为该智能数字超声波电源的主控制器,完成整个电源的控制与处理。根据换能器的特性设计了一种LC串联型匹配电路,实现换能器的谐振匹配;根据阻抗匹配的要求设计了高频变压器,实现逆变器输出阻抗的匹配。为了解决在频率跟踪过程中,跟踪方向自动调节的难题,设计了一种方向自适应变步长频率跟踪算法,实现频率跟踪方向的自动调节;采用“开环+闭环”的复合功率控制算法对输出功率进行有效的调节。实际测试结果表明该智能数字超声波电源达到设计要求,且性能稳定。     

压电陶瓷发电能力测试系统的研制

为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统。根据压电陶瓷发电性能指标以及影响因素,设计了采用霍尔位移传感器和电荷放大器对压电陶瓷振幅和电荷量进行测量的系统。设计制作了数据采集软件,可以对测试数据进行处理和显示。该测试系统为研究压电陶瓷尺寸参数、外界激励的频率和振幅对压电陶瓷发电能力的影响提供了测试分析平台。     

Cymbal压电发电机系统

建立了Cymbal压电发电机发电系统,设计了DC-DC型能量存储电路并进行了压电发电性能研究。同时实验研究了占空比、电感等参数对压电发电性能的影响。研究结果表明,占空比这个DC-DC电路中的重要参数存在一个最佳值,使得负载的输出功率达到最大。在一定范围内电感对负载输出电压的影响不大,但对输出功率的影响比较明显。当占空比为2%、电感为1.5 mH时,压电发电机最大输出功率可达到10.5 mW。由Cymbal压电发电机产生的电能能够满足微型机电系统、网络传感器等低耗能电子产品的供能需求。     

功率分流式HEV电机参数动力性最优匹配

为解决功率分流式混合动力汽车在动力工况中受电机工作点制约系统无法同时发挥发动机和电机最大转矩的问题,提出以动力性最优为目标的双模式混合驱动系统电机参数匹配方法.基于双电机的转速、转矩与混合驱动系统的输入输出转速、转矩的关系,提出电机最高转速和峰值转矩的匹配方法.研究系统电功率分流特性与电机工作点的关系以及电机额定转速与电机输出转矩的关系,并提出电机额定转速的匹配方法.结合匹配实例分析两种模式下发动机和电机的工作状态.结果表明:提出的电机参数匹配方法可使系统同时发挥发动机和电机的最大转矩特性,实现了发动机与电机之间最优工作点的匹配,使系统获得最佳的动力特性.     

压电换能器驱动电路的设计

压电换能器驱动电路的设计,是整个测量系统的设计难点,国内通常采用的驱动电路,工作效率低、测量精度不能满足设计要求。文章通过对一款大功率压电换能器的设计实践,独创性地设计出一种单端激励的压电换能器驱动电路,利用脉冲变压器进行阻抗匹配和电压调谐,具有电路形式简单、易于操作的特点,同时创新性地利用电压谐振的设计方法,提高了压电换能器的工作效率。通过工业现场应用,产品性能指标达到设计要求。     

沥青搅拌设备多层振动筛筛分效率的试验研究

针对沥青搅拌设备多层振动筛筛分效率问题,对某厂生产的振动筛的筛分效率进行了试验,测试了该振动筛的振动参数和振动筛的应力,对各点振幅进行了检测与分析,得到振幅的分布,找出了造成筛分效率不高的主要原因是振幅较低且振幅在筛体的不同位置呈不均匀分布,提出了增大激振力的方法来增大振动筛的振幅和改善筛体振幅均匀性并提高筛分效率。     

微波幅度均衡器有限元振动模态分析

从振动模态分析理论入手,采用ANSYS有限元分析软件计算了微波幅度均衡器的前8阶振动频率和振型,分析了均衡器产生机械失效损伤的应力分布。同时,找到了振动引起均衡器相位噪声,从而影响电参数性能的原因。     

低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型建立研究

分析了低频周向振动钻削切削力,基于控制原理的思想建立了低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型,提出低频周向振动钻削时激振器输出振幅与钻头振幅之间的关系,为周向振动钻削系统设计和振动参数选择提供理论支持。     

大倾角采煤机电气控制系统设计

为在大倾角工作面上运行的电牵引采煤机,设计了四象限变频调速采煤机电气控制系统．介绍了控制系统的总体结构、组成和PLC的主控制回路．分析了变频调速系统的工作原理,并结合四象限变频器的硬件特点,设计了相应的变频器控制程序,两台变频器采用主／从控制方法,对左／右牵引电机进行一拖一控制,实现了牵引变频调速四象限运行．