限幅振荡的引信气流谐振压电发电机

针对气流谐振压电发电机在高弹速长时间工作时,由于振幅过大复合压电振子容易破裂的问题,提出了限幅振荡的引信气流谐振压电发电机。该发电机是在复合压电振子的前端设置一个限位环片和金属谐振片,用金属谐振片来击打复合压电振子,限位环片的厚度可以调整复合压电振子的振幅。实验室吹风试验和实弹飞行试验表明,该发电机能够满足弹速1 000m/s的远程火箭弹电子时间引信的应用要求。     

复合压电振子非轴对称优化

对悬臂梁式压电振子在外界激励下的电压输出进行了计算和分析。在分析了复合压电振子尺寸对输出电压影响的基础上,建立了悬臂梁结构的基本复合压电振子和非轴对称优化的复合压电振子模型。在体积与外界激励一定的情况下利用ANSYS软件进行了仿真分析。通过仿真分析可知优化后的复合压电振子输出电压较优化前提高了17.95%,同时其固有频率较优化前也有所降低。由此表明,经适当的非轴对称优化的压电振子对于再提高能量的转换效率具有一定的可行性和有效性。     

硅基平面微雷管设计研究

针对MEMS安全保险机构的发展对起爆单元平面化的需求,利用SOI片特有的三层结构,开展了硅基平面微雷管的设计研究。以SOI片的外延硅作为平面微雷管原位装药用专用电极,提升了微雷管结构与原位装药工艺的兼容性。以SOI片的本体硅作为装药腔体层,减少了微雷管的轴向尺寸,提高集成度。性能试验表明该硅基平面微雷管实现了发火及起爆下级装药的功能。     

基于压电陶瓷的自供电关键技术分析

基于压电陶瓷的自供电原理为利用压电材料的压电效应,采用三层悬臂梁压电振子结构,将机械振动转化为电能,由此实现无线传感器的自供电。其关键技术包括压电材料制备、压电振子结构优化设计、高效的电能转换与储存电路设计等方面。     

机器人压电陶瓷微操作手的设计

机器人微操作手设计采用压电伸缩陶瓷微位移器.操作手手指由两面各粘1片压电陶瓷的金属片构成压电陶瓷梁.两片压电陶瓷的逆压电效应相反,外加电压时,一片收缩另一片伸长,自由端发生弯曲变形.改变加电压方向控制悬臂梁夹持物体,电压为零时释放物体.微操作手的移动、夹持和释放等操作由摄像头反馈给计算机控制处理.     

微隔振平台的压电致动器设计

为实现微隔振平台的自适应控制,选择具有驱动和传感功能的压电陶瓷材料,在对单片压电陶瓷进行分析的基础上建立压电堆动态模型,设计了一种驱动器。该致动器不仅具有驱动与传感功能,而且具有简单、易加工等特点。通过试验研究,对压电致动器的预压进行标定,并选择合适的预压弹簧,完成对致动器的成品化。结果表明:该压电致动器的位移量大、重复性好,适用于微隔振平台的控制。     

宽带宽波束端射印刷振子天线

介绍了一种新型宽带宽波束折角振子天线,微带振子的两臂分别印刷在介质板的正反两面,该结构实现了从不平衡微带线到振子两臂的平衡馈电.调节振子臂的折角角度,获得了较宽的波束宽度,通过在接地板外侧刻蚀齿状扼流缝隙,抑制了后向辐射从而提高了天线的增益.对该天线的性能进行了仿真和实验研究,给出了驻波曲线和方向图,实验结果表明该天线阻抗带宽达到40.9％(VSWR≤2),覆盖了7.0 GHz～10.6 GHz的频率范围.基于上述优点,该天线在相控阵和通信系统中具有很好的应用前景.     

微位移机构误差补偿技术研究

采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度。借助物理学分析并结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型。通过实验,针对压电陶瓷驱动器的非线性特征,给出了对其控制电压进行校正的方法。减小压电陶瓷的迟滞非线性误差,提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度开环微位移控制。     

电液伺服阀的研究现状

介绍了超磁致伸缩材料、压电材料、磁流变流体、电流变流体、形状记忆合金的功能以及其在电液伺服阀中的应用,对近几年电液伺服阀在结构改进方面的情况进行了论述,最后给出了电液伺服阀在数字化、水压方面的发展现状。     

压电舵机微位移放大机构设计

针对一种新型压电舵机的微位移放大机构,提出一种基于刚度分析的设计方法。阐述了压电舵机的组成及工作原理,并推导出压电舵机数学模型,分析微位移放大机构结构参数对压电舵机系统性能的影响,进而确定了柔性铰链的设计原则。对5种单轴柔性铰链的刚度特性进行分析,得到了柔性铰链刚度比的变化曲线,并采用有限元分析的方法对微位移放大机构进行了参数优化设计。仿真分析结果表明,该种方法对于压电舵机微位移放大机构的设计十分有效。     

基于引信MEMS射流发电机的流固耦合分析

为了探索弹丸飞行时MEMS射流发电机气道中压电振子在气流作用下的运动情况,对发电机的流场和压电结构部分的流固耦合问题进行了理论分析与数值模拟,采用有限元法,利用ANSYS Workbench和CFX及ANSYS FLOTRAN相结合的算法实现流体分析和结构分析的单向流固耦合计算和双向流固耦合计算,并对两种流固耦合方法进行了分析和比较,最后得出在高速气流驱动下固体结构的变形相对较大,导致流场的边界形貌发生了相对较大的改变,宜采用双向流固耦合的办法进行仿真分析。     

油气弹簧力学特性分析与试验研究

针对叠加阀片的阻尼阀结构,给出了基于等效厚度法则的阀片变形计算方法,推导了缝隙参数与阀片变形量之间的函数关系式。研究了环形缝隙节流的解析计算,运用流体力学速度边界层理论推导了紊流状态下的缝隙流量表达式。联立范德瓦尔实际气体状态方程,建立了单气室油气弹簧的数学模型。仿真分析了系统弹性力和总输出力随位移的变化关系,与试验数据比较验证了推导过程的正确性。对比研究了相关结构参数对系统输出力的影响规律,为阻尼阀的精确设计提供了参考。     

d31模式四悬臂梁压电MEMS加速度计

针对高灵敏度无源加速度计的集成制造需求,提出一种d₃₁工作模式下四悬臂梁集成拾振微球的MEMS压电加速度计敏感结构。建立动力学振动和拾振理论模型,并使用COMSOL 5.0软件对传感器件结构进行建模仿真,通过优化确定满足拾振条件的微器件几何尺寸和结构。利用溶胶凝胶方法实现硅基高品质PZT压电薄膜的异质集成制造,使用MEMS工艺制造微器件并完成传感器的集成和组装。测试结果表明：该加速度计的输入加速度与输出电压的关系为V=1.881a-0.033,电压灵敏度在1 152 Hz时达到13.8 mV/g,表现出良好的灵敏度、线性度和抗干扰能力;新方法具有正确性和工艺方法的可行性,为高性能加速度传感器件提供了一种新的技术途径。     

基于等效弹性模量的压电双晶片微夹钳夹持力检测方法

为保证压电双晶片微夹钳能稳定且安全无损地夹持零件,提出一种基于等效弹性模量的压电双晶片微夹钳夹持力检测方法。依据等效弹性模量理论提出夹持力计算模型,提出夹持力检测方法,通过先行实验测定所选压电双晶片的等效弹性模量等少量参数来计算夹持力,以自行研发的宏微结合压电双晶片微夹钳为对象进行夹持力检测实验。实验结果表明,该方法具有良好的夹持力检测精度。     

压电陶瓷微致动器的制作及驱动行为研究

制作一种新型压电陶瓷微致动器,用于高密度硬盘驱动器磁头的精确定位。该致动器采用高矗31特性的压电陶瓷材料,采用烧结成型工艺,并使用溅射和反应离子刻蚀工艺制作而成,然后进行了退极化性能等分析。此外,建立了一种有限元简化模型并分析其驱动能力。结果显示,当采用双层结构的压电微致动器时,在外加电压±30 V作用下,悬臂自由端位移和谐振频率分别达到0.93 μm和20.425 kHz,表明该致动器满足硬盘驱动器对微致动器位移他压灵敏度、谐振频率等要求。     

低频振动环境下压电能量转换装置响应特性

为明确低频振动环境下微功耗电子器件结构与性能关系，通过有限元方法在机电耦合条件下，系统地研究了传感质量块、质心分布、压电材料厚度和压电材料分布对压电能量转换装置的机械振动响应、负载响应和外加激励响应的影响。计算结果表明：在保证压电材料承重强度下，选择合适形状的传感质量块，可在低频谐振频率下获得更高的峰值电压和更好的传感灵敏度；同时，适当地调整压电材料的分布，可提高振动系统对外界能量的收集效率，增强装置的环境适应性。     

引信用压电式射流发电机的原理与研究

文中对一种新型引信用压电式射流发电机的工作原理进行了分析研究。指出压电片的基频固有频率与谐振腔的固有频率相同时发生谐振现象,可以提高发电机的电能输出,并推导了压电片及谐振腔的固有频率公式,为该发电机的设计提供了理论依据。压电式射流发电机具有可连续供电、响应速度快、体积小、电磁兼容性好等优点,其作为引信用环境能源具有宽阔的使用前景和利用价值。     

油气弹簧叠加阀片设计方法及对节流缝隙影响

利用开阀压力和阀片变形计算公式,建立了油气弹簧单片节流阀片厚度解析设计式。利用叠加阀片等效厚度和应力计算公式,建立了叠加阀片设计方法。对开阀条件进行研究,建立了调整垫片厚度设计公式。利用开阀压力和流量之间关系,建立油气弹簧节流缝隙设计公式。在此基础上,对阀系参数设计影响因素进行了分析。通过实例,对油气弹簧阀系参数进行了设计,对叠加阀片等效厚度、开阀特性和应力强度进行验证,并对油气弹簧进行了特性试验。特性分析和试验结果表明,油气弹簧阀系参数设计应考虑叠加阀片的影响。     

激振式压电发电机的原理研究

压电材料受到激振力作用时,压电材料的往复变形在其极面上不断激发电荷,利用二极管桥式电路将该电能储存在储能电容内,并作为微功耗负载的供电电源.研究了激振式压电发电机的工作原理;给出了圆形金属和压电材料复合板在均布激振力作用下的压电发电机原理方案和求解复合板应力的数学模型;推导了激振式压电发电机的发电功率计算公式.     

基于振动控制的微小物体释放操作方法与实验研究

针对微夹持器在夹持微小物体过程中的黏着问题,提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。应用弹性黏着理论证明了可利用压电振动效应产生的惯性力克服微夹持器与微小物体之间的黏着力,说明了该释放操作方法的可行性。采用实验方法建立反映压电微夹持器振动特性的动态模型,基于该模型得出稳定释放微小物体时驱动器输入电压幅值和频率应满足的条件。以一种微夹持器为对象搭建实验平台进行微小物体的释放实验,结果表明：所提出的释放操作方法是可行的;同时微小物体的尺寸越小、释放越困难,需要越大的惯性力克服其受到的黏着力。