压电冲击传感器方向敏感量化分析研究

针对压电引信中的压电冲击传感器输出受到冲击加速度方向的影响,提出一种评价压电冲击传感器方向敏感特性的方法。基于压电引信中压电传感器的工作原理和应用特点,构建多向压电冲击加速度传感器多角度冲击响应输出数学模型,并通过量化分析冲击传感器多角度冲击输出,掌握单向、多向压电传感器的多方向冲击响应规律,得到冲击传感器的最佳冲击方向。仿真结果表明：多向压电冲击传感器方向敏感特性优于单向传感器,方向敏感特性与传感器的各向灵敏度之比有关,该评价方法可为压电引信研制提供理论依据。     

压电驱动器发热测量和幅值误差补偿研究

本文用一种新的方法量化了压电驱动器的发热问题,并分析了发热对压电驱动器运动幅值的影响,实验研究了产生发热问题的原因:驱动频率、驱动电压幅值、压电驱动器的体积表面积比、负载,实验表明电流的峰峰值是压电驱动器温度有效的测量指标,通过电流测量实现压电驱动器的过热保护,补偿由于发热引起的驱动器振动幅值变化,补偿后的定位精度可以提高近三分之二。     

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。     

基于压电陶瓷的快速反射镜驱动与控制研究

针对压电陶瓷驱动快速反射镜(fast steering mirror,FSM),设计一种基于分立元件的驱动器和一种基于位置闭环的控制器.通过分析压电陶瓷特性,建立FSM控制系统传递函数,并通过理论计算、物理建模、仿真、实物检测,对所设计的驱动器与控制器进行验证.验证结果表明,所设计的驱动器及控制器可行且有效.     

叠堆型压电陶瓷驱动器的耦合模态分析

为了研究压电陶瓷驱动器的驱动性能,分析了以PZT-5H为驱动元件的叠堆型驱动器,采用简化的等效器件建立了电学模型。基于压电陶瓷材料的机电耦合特性运用ANSYS有限元分析软件对叠堆型驱动器进行了计算分析,得出输入电压与输出位移呈近似线性关系,通过控制压电陶瓷两端电压来控制其位移。仿真结果验证了此方案的有效性和可行性。该驱动器在自适应弹药上具有潜在的应用价值,可为弹头的偏转驱动装置设计提供参考。     

一种新型压电驱动器技术的研究及应用

文中介绍了一种新型的压电驱动器技术，驱动器通过调节相邻两根陶瓷杆的伸长量，经机械放大后再耦合可在横向圆周预定方位输出角位移。在此基础上，建立了驱动器的力学模型和耦合数学模型，该驱动器在制导弹箭上具有潜在的应用价值。该研究可为制导弹箭弹头的偏转驱动装置设计提供参考。     

基于MFC压电纤维复合材料的智能小翼驱动性能研究

智能微型导弹可以通过控制可变形智能弹翼结构改变飞行状态,满足作战需求。针对此类可变形智能小翼结构,本文以压电纤维复合材料(Macro Fiber Composite, MFC)作为驱动器,通过使用MFC碳纤维复合材料悬臂梁仿真和试验相结合的方法验证压电复合材料的驱动性能。随后,设计了MFC复合材料小翼驱动机构并进行驱动试验,验证了所设计的MFC驱动智能小翼变形方案的可行性。在此基础上,研究了智能小翼复合材料蒙皮铺层设计对小翼压电驱动性能的影响。结果表明,增大智能小翼蒙皮45°铺层占比、减小0°铺层占比,或将45°铺层置于蒙皮表层、 0°铺层置于蒙皮芯层时,有利于智能小翼驱动性能提升。     

KNN基无铅压电陶瓷研究进展

(K,Na)NbO_3(KNN)基无铅压电陶瓷由于压电性能优异、机电耦合系数高、无环境污染等优点,成为压电材料研究的热点。文中详细论述了近几年来国内外有关KNN基无铅压电陶瓷材料的研究进展,重点总结了KNN基无铅压电陶瓷材料制备工艺优化方面的研究进展和动向,展望了KNN基无铅压电陶瓷体系在实用化道路上的发展趋势。     

压电及弹性层厚度对弯曲元件特性影响的研究

研制一种三叠片型压电双晶片驱动器,上下两层为压电陶瓷材料PZT-5H,中间弹性层为铍青铜。利用激光测试仪LC-2400A及LV-1610对压电弯曲元件的输出位移、位移滞环、蠕变量及基频等特性进行实验测试。通过实验,确定压电弯曲元件的弹性层及压电晶片的厚度对其特性的影响,分析影响压电弯曲元件性能的因素。     

压电射流速率传感器在远程火箭侦察弹上的应用研究

首先介绍压电射流速率传感器的工作原理,在远程火箭侦察弹扰动弹道模型的基础上,提出利用压电射流速率传感器进行远程火箭侦察弹简易控制的方法并进行仿真计算,计算结果验证了压电射流速率传感器简易控制系统在远程火箭侦察弹上应用可行性.     

压缩式压电传感器轴向灵敏度的幅值线性度问题

阐述了压缩式压电传感器的结构原理和灵敏度的幅值线性度问题,分析了反正向灵敏度的差异和“饱和现象”以便在生产,检定与使用时加以注意。     

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。     

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。     

等离子喷涂制备压电石英膜材料及性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备SiO2膜压电材料,利用XRD和SEM研究其组织结构,同时对其介电常数ε、介电损耗tanδ、压电常数d33、机械品质因数Q等性能进行测试。结果表明:采用大气等离子喷涂工艺可制备出相结构主要由α-石英和α-方石英共同组成组织较为致密、缺陷较多的SiO2压电膜,压电常数d33和介电常数εr随膜厚度的增加而增加,介电损耗tanδ随膜厚度的增加而减小;介电常数εr、介电损耗tanδ、机械品质因数Q随频率的增加而减小,当SiO2膜厚为5mm,压电常数d33最大值为2.3 pC/N。     

一次性高输出压电电源

压电电源被用来向快速运动的炮弹中的电子器件供电。炮弹中含有可编程的炮弹引信，引信中含有复合层状的整块压电石英材料(multiple layers of piezoid bulk material)。使用复合层状整块压电石英材料，而不是单层压电石英材料，会使压电石英的电容量增大，而且，在向引信中的电子器件传递压电能量的过程中，能量的损失也会降低。此外，当压电石英工作在非线性区域(nonlinear region)时，向它施加同样数级大小的后座力(set-back force)，能量输出甚至还会增大。如果压电陶瓷由大量的、非常薄的压电石英层结合而成，再使用超限应力(over-stressing)使压电石英进入到退极化区域(depolarization region)，那么在后座力作用下产生的能量输出，几乎比线性区域内能产生的能量输出高出三个数量级。     

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。     

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。     

应用压电阻抗技术的结构健康诊断法

基于PZT压电陶瓷驱动的单自由席弹簧-质量-阻尼系统模型采用压电阻抗技术对材料结构进行健康诊断.并以螺栓连接的铝板为例,在板的四角各置三片小PZT片传感器,导线与驱动电路相连,在一定频率范围内,根据输出的阻抗变化,通过定性估计健康指数,判断结构变化和损伤.     

小口径机电引信压电电源研究

在介绍压电原理的基础上，提出了运用多层压电电源解决小口径高炮机电引信中电源的问题。从工艺上、原理上论证压电晶体在小口径高炮用作电源的可行性，给出电源的初步设计样机，并进行了静、动态模拟试验，试验数据和波形初步满足引信需求。     

高分子复合压电材料及在微压力传感器中的应用

本文研究了以聚氯乙烯、硅橡胶为基、PZT压电陶瓷粉末为填料、采用压延和流延工艺方法,分别制备了厚度为100～250μm的热塑性压电塑料和热固性压电橡胶薄膜,并对其压电和物理老化等性能进行了研究,其性能稳定,压电常数d_(33)在1.5～25(PC/N)。我们将研制的复合压电薄膜在微压力传感器应用方面进行了探索性研究,阐述了压电薄膜做为压力传感器的基本原理,这种压力传感器结构极其简单,易于微型化。我们研制的复合压电薄膜传感器探头,可以将人体和手指的脉搏跳动及呼吸等信息转换成电信号,并将信号进行放大、图像显示和记录。