压电陶瓷振动振幅的测量

采用激光多谱勒法测量了P4、P8和P5压电陶瓷元件的振动振幅,进而确定压电陶瓷振幅最大时的频率,并且与导纳电桥法测得的频率进行了比较。实验证实采用激光多普勒法可以准确测量压电陶瓷的振动振幅和谐振频率,并且机械品质因数Qm越大,测得的谐振频率越准确,这为评价压电陶瓷元件的质量提供了一种新的手段。     

径向极化压电陶瓷管的径向振动研究

结合平面应变和三维压电弹性力学理论,对径向极化厚壁压电陶瓷细长管的径向振动进行了研究,得出位移函数、电势函数的精确解。利用振子静电电荷方程导出电位移及电场强度函数,解决了电压与电场强度非线性关系问题,进而辅助maple软件首次对厚壁管形振子等效电导纳进行研究,推出了精确的谐振反谐振频率方程。利用数值法得出了不同尺寸管形振子的谐振反谐振频率,并通过有限元分析,结果表明了本文理论的准确性与精确性,为压电陶瓷厚壁振子的理论研究及设计提供了依据。     

压电陶瓷低K_p的测量方法

本文所提出的方法是基于用低频导纳分析仪测出试样导纳随频率变化的数据,再藉助于契比雪夫函数的最小二乘式来处理上述数据,从而建立起一个精确的导纳圆。一旦由计算机解出此圆方程,就能获得串联谐振频率 f_(?)、并联谐振频率 f_p、平面耦合系数 K_p、机械品质因数 Q_m、介电常数ε以及样品的等效电路 L_1、C_1、R_(?)和 C_0等。此外,为了改进测量灵敏度,又提出一种差分电容技术,把样品的静态电容从动态部分分离出来,并用这个方法成功地测出具有极低 K_p 的掺钆钛酸铅压电陶瓷的某些电特性。     

矢量水听器振子实现研究

介绍一种振子为压电陶瓷圆管的矢量水听器,具有低频特性、良好的正交性、对称性及较高的灵敏度等。为了得到性能优良的矢量水听器,对圆管振子的实现给出了两种方案,不同的方案对振子的弯曲谐振频率都有较大影响。用解析法及有限元法求解了其谐振频率,并给出了测量结果。     

基于压电效应的声能量收集

对圆盘式压电能量收集器在声场作用下的电能输出效果进行了研究。将处于夹持状态的压电陶瓷片,放置在单频稳态的正弦波形声场中,由于激振作用,压电陶瓷片会产生形变。实验结果表明,在器件处于谐振状态时输出电压和功率会达到最大值。在正弦声场中,当声波频率达到907 Hz的谐振频率时压电陶瓷片的开路输出电压可以达到4.6 V;在110 dB的声场中,当负载电阻达到11.2 kΩ时,输出功率最大可达60.4μW。     

压电叠堆位移放大致动器的动态特性

为了准确掌握压电叠堆位移放大致动器的动态特性,本文利用谐响应分析、阻抗测试法和动态投影栅线法对其进行分析研究。首先,使用ANSYS分析软件对放大机构的模态和位移随频率变化情况进行有限元分析。然后,运用压电陶瓷的阻抗测试法,对这一压电致动器的阻抗特性进行测量分析。最后通过动态投影栅线法对压电致动器的通放电位移状况进行测量分析。实验结果表明：位移放大机构的谐响应频率为1724Hz,能提供较大的输出力矩;压电致动器的谐振频率为8.3KHz左右,反谐振频率为8.75KHz左右,它的工作最快响应时间在0.3ms以内;它能在0.5ms内完成位移的突变,位移波动小于5um,且位移量随电压值呈线性变化;放电时的动态位移过程平稳。因此,这一压电致动器具有响应速度快,位移波动小、线性度好、精度高,输出力矩大等较好的动态响应特性,能被广泛应用于各种需要响应快、精度高、位移大的微位移控制驱动系统中,其应用前景值得期待。     

动态谐振法测量纵向压电应变常数的不确定度评定

基于阻抗分析仪和Labview平台建立了d33动态谐振法自动测量系统,选择柱状压电陶瓷NCE51进行特征参数的测试,通过分析压电常数测量的数学模型,对测量频率步长进行优化,对测试结果进行不确定度评定。结果表明,不同厚度的试样,频率步长要求不同,厚度为15mm的试样,在频率步长为50Hz时,纵向压电常数扩展不确定度为0.96% (k=2）,可以满足目前商用准静态测量仪2%～5%的测量不确定度量传需求。     

压电陶瓷元件电极分割方法

本文介绍了实现压电陶瓷元件电极分割的方法,着重介绍了用分割装置实现压电陶瓷元件的分割,并叙述了分割精度对换能器指向性造成的影响,最后给出了换能器指向性的测量结果。     

基于压电陶瓷的大振幅振动台的研究

为实现对高频大振幅传感器的校准,研制了一种基于压电陶瓷的大振幅振动台。用PZT8材料的压电陶瓷片堆叠作为动元件,用功率放大器、电感箱和压电陶瓷片堆叠构成的LC谐振电路,对信号源输出信号进行功率和电压放大,驱动压电陶瓷堆叠振动。该振动台可以实现很小失真的振动,工作频率范围2~5 k Hz,振幅最大可达到7μm,失真度小于5%。     

压电陶瓷蜂鸣片测试仪的校准方法

正0引言压电陶瓷蜂鸣片测试仪是针对压电陶瓷蜂鸣片分选而专门设计配套的智能型测试仪器,能直接显示压电陶瓷蜂鸣片的谐振频率和等效电阻数值,用于蜂鸣片生产过程中的质量检测,属于"半导体材料工艺参数测量仪"计量器具。目前没有检定或校准压电陶瓷蜂鸣片测试仪的技术依据。为确保压电陶瓷蜂鸣片测试仪测量结果的准确可靠,保障压电陶瓷蜂鸣片的生产质量,研究并确定压电陶瓷蜂鸣片测试仪主要参数的校准方法具有重要意义。     

压电陶瓷复材料参数自动测量系统的设计

本文设计了一种压电陶瓷复合材料参数自动测量系统,通过测量压电陶瓷的四种标准型振子谐振峰附近的阻抗（或导纳）,即可由本文设计的自动迭代算法自动求出压电陶瓷的全部复材料系数。实验证明：与常用手Smits迭代法相比,本文自动迭代法巧妙的初值选取方法及迭代频率点的选择,使得算法精度高,迭代次数少。     

电极配置对悬臂梁压电振子发电能力的影响

研究了带末端质量块的悬臂梁压电振子多模态振动时的应变分布特点,针对压电陶瓷表面电极配置对压电振子输出电压的影响关系进行压电-电路耦合有限元分析,并建立悬臂梁压电振子发电测试系统,对工作在一阶和二阶谐振频率附近处的压电振子分段电极和连续电极输出功率进行对比分析。研究结果表明,一阶谐振时分段电极的峰值输出功率与连续电极相接近,二阶谐振时分段电极的峰值输出功率增加了900%。相比于连续电极配置法,分段电极配置法可有效提高压电振子在高频振动时的发电能力。     

双迭片弯曲压电陶瓷换能器及振动模态分析测量

介绍了双迭片弯曲压电陶瓷换能器的制作及边缘固定金属压电陶瓷双迭片弯曲振动，并利用有限元分析了换能器的谐振模式，采用激光多普勒干涉仪对换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析，结果表明：换能器空载性能良好，通过有限元分析与先进测量手段的结合，能够对换能器器件的制作与分析进行指导。     

利用压电自传感驱动器进行裂纹钢梁损伤识别的实验研究

压电陶瓷是一种智能材料，可以在结构健康监测系统中同时用作传感器和驱动器。基于压电阻抗的损伤识别技术的基本原理，对裂纹钢梁进行了损伤识别和定位的实验研究。将三片压电陶瓷（PZT）粘贴在钢梁表面的不同部位作为驱动器和传感器，通过测量梁损伤前后压电陶瓷片的电阻抗变化来识别梁中的裂纹损伤。从导纳（阻抗的倒数）幅值谱曲线中提取裂纹梁的反谐振频率，通过比较各压电片位置的反谐振频率变化识别了裂纹位置；同时比较不同损伤工况下的反谐振频率变化定性地识别裂纹梁结构的损伤程度。     

周期铁电畴压电陶瓷的制备工艺和频谱特性

采用了半导体光刻工艺、压电陶瓷极化工艺相结合的方法制备了多晶压电陶瓷周期畴结构。设计了周期极化所用高电压的脉冲波形、脉冲极化电压、脉冲宽度和脉冲个数。通过频谱分析可以得知:周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率决定于压电陶瓷周期铁电畴的半周期厚度,而不是决定于压电陶瓷的总厚度。周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率相应得到了提高,并且在其附近的Cs值达到了负值。     

无铅压电陶瓷薄膜的制备及应用研究

无铅压电陶瓷的制备和应用是过去10年左右国际上研究的热点之一.近年来,由于无铅压电陶瓷薄膜可望在信息、传感、航空、机械、生物、医学等行业获得广泛应用,这类薄膜的制备和应用研究也已引起国际上的关注,并推动着无铅压电陶瓷薄膜材料和制备技术的不断发展.结合作者的研究工作,概括介绍了无铅压电陶瓷薄膜材料的研究进展,包括主要的无铅压电陶瓷薄膜材料;这类薄膜的主要制备方法,特别是射频磁控溅射法、脉冲激光沉积法和溶胶-凝胶法;以及无铅压电陶瓷薄膜材料可能的器件应用.     

材料固有损耗对压电振子谐振特性及参数测量的影响

本从考虑损耗时压电振子的阻抗（或导纳）议程出发,详细分析了材料固有损耗对压电振子的频率特性及参数测量的影响。分析结果表明：谐振（或反谐振）频率与理想无损时的相应值的偏差随损耗的增大而增大、随谐序的增大而减小。中还进一步分析了机械损耗对压电振子几种常用参数测量结果的影响。     

基于BP神经网络的压电陶瓷蠕变预测

压电陶瓷驱动器的蠕变误差随时间呈现非线性变化,难以实时修正。提出基于BP神经网络的压电陶瓷蠕变预测方法,使用压电陶瓷驱动系统采集数据,对数据进行归一化处理,通过实验设计BP神经网络的隐含层数、隐含层节点数、节点转移函数和训练函数,构建BP神经网络预测模型,建立压电陶瓷蠕变与时间的关系。用BP神经网络模型对压电陶瓷蠕变进行了预测仿真,并将结果与实测数据进行了对比。结果表明,蠕变预测结果与实验数据的最大绝对误差均小于0.1 μm,最大蠕变误差均不超过0.6%,最大均方误差仅为0.0021,可见,BP预测模型具有较高的预测精度,可作为预测压电陶瓷蠕变误差的一种有效手段。     

一种新的外差干涉信号处理方法—相位及相位整数测量法

介绍了一种新的外差干涉信号处理方法－相位及相位整数测量法。用此方法不仅可使干涉测量的分辨率提高到λ／１０００－λ／２０００，而且扩大了测量范围，解决了大范围、动态测量位移的问题。文中还给出了用此方法进行信号处理的外差干涉仪测量压电陶瓷动态位移的实验结果。     

周期铁电畴压电陶瓷的制备和频谱特性研究

研究了复合结构的周期铁电畴压电陶瓷以及通过外加电场反向极化法制 备的周期铁电畴压电陶瓷的厚度切变模式. 分析了两种方法制备的周期铁电畴 压电陶瓷的频谱特性, 得出了铁电畴周期结构可以很好地抑制来源于纵向或径 向振动的高次泛音的不良影响和通过外加电场反向极化法制备小周期铁电畴提 高厚度切变模式谐振频率的方法, 从而可以通过调整周期大小制备出在一定频 率范围内呈现出具有感性的压电陶瓷.