基于压电增益特性进行梁中缺陷的识别

驱动元件PZT片和传感元件PVDF膜粘贴于自由梁表面 ,通过测试压电增益 ,试验获取梁中不同缺陷尺寸下的固有频率。根据固有频率的变化 ,实现缺陷的识别。梁中的缺陷采用等效线性弹簧模拟 ,描绘出不同模态下刚度与缺陷可能位置曲线。根据曲线的交点 ,得出缺陷位置与尺寸。相比于实际的缺陷位置与尺寸 ,自由梁弯曲激振下识别的结果满足一定的精度     

梁内缺陷识别的反分析方法

对梁的缺陷识别问题进行了研究,利用阻尼最小二乘法建立了一种识别梁缺陷的方法,该方法根据梁横向振动的固有频率变化识别缺陷区域的大小,位置和缺陷区域内的一些物性参数,算例表明该方法的有效性。     

压电材料在结构缺陷识别中的应用机理研究

提出了一种利用压电材料产生的波动信息，在时域内来识别结构缺陷的方法。当对固结在结构上的压电元件施加一定电压的脉冲信号时，因压电材料的特性，会在结构的表面产生一作用力使得结构产生波动。当波动信号在结构中遇到缺陷及损伤时发生反射。因此可根据脉冲时域信号在结构中的传播及反射，利用小波技术来确定结构缺陷的位置。用试验证明了这一方法的有效性。     

流延法制备0-3型PZT/PVDF压电复合膜的微观结构及性能

采用流延法制备了不同配比的0-3型PZT/PVDF压电复合膜材料,利用扫描电镜观察微观组织,用X射线衍射仪进行物相分析,并研究了PZT与PVDF的配比对压电复合膜材料压电性能的影响。结果表明:流延法制备的0-3型PZT/PVDF压电复合膜材料的结构均匀致密,无杂质相,PZT的分散性良好;随着PZT体积分数的增加,PZT/PVDF压电复合膜材料的压电常数、介电常数、介电损耗、机械品质因数均逐渐增大;在1kHz的测试频率下,当PZT体积分数达到70%时,复合材料综合性能最佳。     

变截面智能压电梁的动态特性研究

建立变截面智能压电梁的动态模型,分析表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析时考虑坟电元件、粘贴层、梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,变截面智能压电梁的一除非 固有频率总是高于等截面梁的固有频率。粘结层剪切 对一阶频率影响较 剪切变 转动惯量时,对梁的高阶频率影响较大。考虑梁的惊动国惯量和剪切谱形时,智能阶梯梁的频率比没有时的要低。     

基于PVDF压电传感器的高压输电塔健康监测研究

针对高压输电塔的健康监测问题,该文设计了一种聚偏氟乙烯薄膜(PVDF)压电传感器,可检测高压输电塔的固有频率,将测得的固有频率与健康时的固有频率对比,分辨出高压输电塔是否受到了损伤。测试结果显示,该PVDF压电传感器表现优良,可以用于实际的信息采集。     

变截面压电智能梁的频率分析

建立了变截面压电智能梁的动态模型,分析了表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析中考虑了压电元件和粘结层的影响,同时,还考虑了梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,粘结层剪切的弹性模量对一阶频率影响较小;当考虑梁的剪切变形和转动惯量时,则对梁的高阶频率影响较大。     

压电传感器材料的铁电特性研究

本文采用溶胶-凝胶工艺制备了不同Mn离子掺杂浓度的PZT薄膜.研究了不同掺杂浓度对压电传感器薄膜铁电特性的影响.试验结果表明当Mn离子含量较少时,Mn在PZT中主要表现施主掺杂特性,薄膜铁电性能提高;而当浓度增大时,薄膜性能降低.     

PZT纳米梁的制造和压电信号测试

压电纳米器件具有体积小、灵敏度高、可集成度高等优点.阐述了同轴聚焦电流体喷射打印技术的原理,研究了电压、内液流量、喷针与衬底的距离对打印线结构的尺寸与形状的影响.根据实验结果,设置电压为5.7 kV,内液流量为70 nL/min,喷针与衬底的间距为17 mm,打印出直径约80 nm,长度约70μm的PZT纳米梁.此外,采用探针台、电荷放大器和数字万用表搭建的检测装置,测试分析了单根PZT两端固支梁的压电信号,当梁中点的变形约3μm时,产生的电荷量达到10-4 pC量级.     

PZT纳米梁的制造和压电信号测试

压电纳米器件具有体积小、灵敏度高、可集成度高等优点.阐述了同轴聚焦电流体喷射打印技术的原理,研究了电压、内液流量、喷针与衬底的距离对打印线结构的尺寸与形状的影响.根据实验结果,设置电压为5.7 kV,内液流量为70 nL/min,喷针与衬底的间距为17 mm,打印出直径约80 nm,长度约70μm的PZT纳米梁.此外,采用探针台、电荷放大器和数字万用表搭建的检测装置,测试分析了单根PZT两端固支梁的压电信号,当梁中点的变形约3μm时,产生的电荷量达到10-4 pC量级.     

基于压电驱动器的微动平台开环精密定位控制研究

针对压电驱动器的非线性和迟滞特性,首先介绍了一种基于迭代学习控制的压电驱动器的快速电压/位移线性化方法,利用此方法所得的线性化数据对二维微动平台进行了开环精密定位控制;然后介绍了采用改进的Preisach模型对压电驱动器的迟滞特性进行建模的方法,并利用此模型也进行了开环精密定位控制研究。试验结果表明,两种方法均能达到亚微米级的开环定位精度,且前者定位精度稍优于后者,但是当控制序列发生转折时,前者必须先回到零电压或者饱和控制电压,才能进行下一次定位控制,而后者可以实现任意序列的连续控制。     

压电泵的研究--泵阀滞后性

就有阀压电泵增频流量骤减现象进行了分析与研究.发现了现有提高频率使压电振子振幅减小为增频流量骤减现象主要成因的说法是一种错误解释,并通过试验证明了现有理论的非正确性.提出了解释增频流量骤减现象成因的泵阀滞后性模型,同时开发了观察这种现象的具体新方法及观测新装置,并利用这一新装置观察到了泵阀滞后现象.提出了可以评价、考察有阀压电泵的泵阀的量化值--滞后系数,并把其作为泵阀优化设计的具体目标.     

基于惯性冲击原理的非对称夹持式压电旋转驱动器的实验研究

针对目前压电驱动器主要使用锯齿波这种非对称波电信号驱动压电晶体实现驱动的现状,设计了非对称夹持构件,提出了非对称夹持压电双晶片振子的旋转驱动器的结构设计方案,使对称波电信号作用在压电双晶片振子上,产生正反两方向大小不同的周期性惯性冲击力,驱动机构实现旋转位移。建立了压电旋转驱动器的动力学模型,并分析了非对称夹持旋转驱动器实现大小不同的惯性冲击力原理以及压电旋转驱动器的运动过程。组成了压电旋转驱动器的测试系统,在不同电压幅值、频率的方波激励下,对压电旋转驱动器的平均步长进行了测试。结果表明：非对称夹持式压电旋转驱动器能实现较稳定的单向转动,最大行程360°,最大承载能力超过300g,步长分辨率5µrad,最大转动速度4000µrad/s;驱动器样机在20V、2Hz的方波激励下,平均运动步长12µrad,转动速度24µrad/s。     

基于小波有限元法的悬臂梁裂纹识别的试验研究

利用小波有限元法求解了裂纹悬臂梁的前三阶固有频率,并将其拟合成以裂纹位置和深度作为变量的固有频率解曲面;将实测的裂纹梁前三阶固有频率作为裂纹识别反问题的输入,绘制出各阶固有频率等高线,三条等高线的交点预测出裂纹存在的位置和深度。试验结果验证了算法的有效性,这为其实际应用提供了有力的试验依据。     

基于小波分析的悬臂梁裂纹参数识别方法研究

通过对含裂纹悬臂梁的应变能信号进行小波分析,悬臂梁的裂纹位置可由小波系数的局部极大值给出,并通过小波系数局部极大值定义集中因子和裂纹深度之间的关系,以此估计裂纹深度.数值算例表明, 利用sym4小波对含裂纹梁的应变能信号进行小波分析,可以准确识别出裂纹的位置和深度,这一方法很容易推广应用到结构的在线监测中.     

SIMULATION OF CRACK DIAGNOSIS OF ROTOR BASED ON MULTI-SCALE SINGUUR-SPECTRUM ANALYSIS

In the diagnosis of rotor crack based on wavelet analysis, it is a painful task to find out an adaptive mother wavelet as many of them can be chosen and the analytic results of different mother wavelets are yet not the same. For this limitation of wavelet analysis, a novel diagnostic approach of rotor crack based on multi-scale singular-spectrum analysis (MS-SSA) is proposed. Firstly, a Jeffcott model of a cracked rotor is developed and the forth-order Runge-Kutta method is used to solve the motion equations of this rotor to obtain its time response (signals). Secondly, a comparatively simple approach of MS-SSA is presented and the empirical orthogonal functions of different orders in various scales are regarded as analyzing functions. At last, the signals of the cracked rotor and an uncracked rotor are analyzed using the proposed approach of MS-SSA, and the simulative results are compared. The results show that, the data-adaptive analyzing functions can capture many features of signals and the rotor crack can be identified and diagnosed effectively by comparing the analytic results of signals of the cracked rotor with those of the uncracked rotor using the analyzing functions of different orders.     

裂纹尖端滑移系选择的探讨

本文利用断裂力学知识和张量分析方法得到了外加应力在裂尖滑移系沿滑方向的分解剪切应力,并定义了裂纹尖端Schmid因子。本文还讨论了裂尖应力场对裂尖滑移系开动的影响。当裂纹尖端向外发射位错时,裂尖滑移系的选择由裂尖Schmid因子支配,并且在裂尖附近区域内位错源开动或螺位错交滑移时滑移系的选择也由裂尖Schmid因子支配。     

基于多敏感器卫星姿态确定系统故障检测方法研究

针对无陀螺配置情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和数字式地球敏感器构成的卫星姿态确定系统,采用分散化滤波器进行信息融合,得到星体角速度的估计值.在此基础上,设计基于残差加权平方和的故障检测方法,并与常用的状态卡方检测法进行仿真比较.仿真结果表明, 残差加权平方和检测法能更有效地对卫星定姿所用的多传感器发生的突变和缓变故障进行检测与隔离.     

压电泵立体阻网法的研究

倍受关注的属于自身无化学污染源及无电磁污染源的容积型有阀压电泵工作时,将发生气穴现象,而且由气穴演化成的气泡将会从泵内流出。气穴的发生将产生噪声并缩短泵的寿命。流出的气泡也严重地影响到了它在医疗、卫生、保健等与输液、输血有关领域的应用。为此开发了一种立体阻网法。通过试验证明了立体阻网法有效地控制气穴的产生和消除气泡的流出,同时有效地抑制了噪声输出。从理论与试验两方面,分析讨论了填充阻网后,阻网层数、驱动频率与泵流量的关系。