尺蠖式压电陶瓷驱动电源设计

为了满足尺蠖式压电陶瓷驱动器的控制需要,设计了相应的驱动电源。DSP是控制器,通过网口接收上位机的控制命令,通过异步总线与FPGA进行数据通信,FPGA操作4路D/A生成4路满足相应时序要求的波形,波形经过精密运放前级放大和由分立元器件搭建的功率放大,输出到尺蠖式压电陶瓷驱动器的电源输入端。测试和试验表明,电源带宽高,纹波小,阶跃响应特性和动态特性良好,能够精确的控制尺蠖式压电陶瓷驱动器微位移定位,可以应用在精密工程技术领域中。     

压电驱动中的串联电感匹配技术

压电驱动因其多样的实现形式和高精度而引起广泛关注,但由于压电振子的非线性容性特性使其效率成为进一步商业化的限制.为了提高压电振子的效率,本文研究了超声振子与驱动电路的匹配技术,重点讨论了容性振子的串联电感匹配技术,对电感的作用进行了仿真研究,提出了最小相位匹配原理,实验验证效果良好,该理论适用于压电振子的动态匹配技术.     

一种单片机控制的压电陶瓷微位移器的驱动电路设计

介绍了一种利用AT89C51单片机开关控制压电陶瓷微位移器位移的方法,通过单片机的定时器,在安全的TTL电平下实现对压电陶瓷应变片的高压开关控制。该功能是通过选择合适的耐压场效应管实现的,综合开关速率、耐压性、关断电流等方面的因素,采用的场效应管是IRF610型。作出对压电器件、场效应管的选择以及压电陶瓷应变片的单片机驱动电路的设计,并给出了该系统的控制程序。最后对系统进行了仿真实验,仿真结果表明:驱动电压增大,输出位移量也增大,在驱动电压140～200V时,电压增大和减小2个方向测量得到的位移-电压曲线不是重合的,这表明了压电陶瓷的测量迟滞性,驱动电压在150～190V时,函数的线性度最好,两者的迟滞性误差也最小,据此我们可以选择驱动电压范围为150～190V。     

基于开关电源的蠕动式压电驱动电源研究

研制了一台被动箝位蠕动式直线压电驱动器专用驱动电源。电源电路主要由信号发生电路、升压电路和斩波电路组成。信号发生电路采用51单片机作为核心元件,实现3路频率可调的控制信号。升压电路基于反激式开关电源的工作原理将低压直流转换为高压直流,实现输出电压的连续调节。斩波电路采用半桥斩波的方法将升压电路的输出电压进行斩波,产生驱动器控制电压,实现驱动器的运动控制。     

压电驱动精密直线步进电机研究

提出一种新型的定子主动箝位方式压电精密直线步进电机,解决了压电驱动电机箝位不牢固、步进频率较低、行程小、速度低等问题。研制的精密电机能够实现高频率(100Hz),高速度(30mm/min),大行程(>20mm),高精度,大驱动力(100N)等特点,大幅度提高了压电型步进电机的驱动性能。研制的该步进电机在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中具有一定的应用价值。     

压电陶瓷驱动器动态驱动电源设计

针对大位移压电陶瓷驱动器的特点,设计了一种可动态应用的驱动电源,并给出了详细的电路原理图.对驱动电源的性能试验表明,在输入为正弦波、三角波和方波等动态信号时,该驱动电源可以很好的跟随输入信号的变化,显示出优异的动态性能.对压电陶瓷驱动器的驱动试验表明,该驱动电源具有较强的带负载能力,可满足大位移压电陶瓷驱动器的动态驱动...     

基于FPGA的压电变压器驱动控制及无线监控电路设计

压电变压器具有功率密度高、升压比高、稳定性好等优点,但由于其温度效应过于明显、理论与实际性能差距较大等问题受到了许多应用限制。设计制作了基于FPGA的驱动控制电路,最大化发挥了压电变压器的效率、升压比等优势,同时通过无线WiFi模块对电路的实时监测、控制,满足了对压电变压器热性能分析、摩擦损耗分析及使用寿命等方面需要长时间监控实验的需要,在特定需求下该系统可以简单升级至远程控制,为压电变压器的驱动控制研究提供了新监控思路。     

压电驱动器驱动电源设计

针对提高电源的输出质量、容性负载的响应速度等设计要求,设计了一种基于PA78的电压控制型压电陶瓷驱动电源。从理论角度研究了电压控制型驱动电源特点并初步制定了设计方案,以PA78高压功放作为核心器件,对驱动电源的核心电路、直流稳压电路及放电回路等进行设计。在此基础上,对驱动电源电路的稳定性、频响特性等关键性能进行研究。最后搭建了驱动电源测试系统,在容性负载情况下,对驱动电源的线性度、纹波电压等基本性能进行测试和分析,实验结果表明所设计的驱动电源满足设计要求。     

利用压电原理的直线电动机及控制

为实现微小位移要求,驱动电动机应具有高分辨率及稳定、大行程的能力,其控制应具有较高的自动化、智能化,现在广泛采用磁致伸缩及电致伸缩等方法实现以上目标.本文介绍了一种利用电致伸缩原理,用压电转换元件的变形带动传动轴完成精密直线位移的电动机.它不同于普通的电动机,它有独特的运动原理和控制思想,是一种特殊的机械结构和电气控制的完整系统,该电动机不加任何减速机构直接可以实现纳米级的连续微位移,并具有一定的带载能力.     

直线型超声波电动机压电作动器的位移特性研究

由于压电作动器的位移特性对直线超声波电动机的性能有较大的影响,以单层和叠堆压电陶瓷作动器为对象,分别通过理论和计算机模拟对其位移特性进行分析,得出了影响压电作动器位移特性的主要因素,为研制新型叠堆压电陶瓷作动器和开发精密直线型超声波电动机提供理论参考。     

提高蠕动式压电直线驱动器输出力的研究进展

蠕动式压电直线驱动器具有大位移行程和高位移分辨率的特点,但是箝位机构利用静摩擦力输出负载的方式大大限制了系统的进给刚度和输出推力.从箝位机构的结构类型、运动方式以及和新材料新技术的交叉应用等方面,介绍了几种典型尺蠖驱动器的研究进展,为提高系统的输出力,指出了今后的研究方向.     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

基于压电陶瓷逆压电效应的电压信号变送原理

提出了一种采用压电陶瓷材料和反射式光纤位移传感器的新型电压信号变送原理,利用压电陶瓷材料的逆压电效应获得被测电压动态位移,再由反射式光纤位移传感器测量逆压电效应所产生的动态位移量,实现电压参量的测量.通过对其线性度、准确度和温度特性的测试,结果表明,基于新型变送原理的电压互感器在实验室环境下的测量准确度可以达到0.1级,温度特性稳定.     

新型塔形压电式粘滑直线作动器

为了达到纳米级的定位精度,并考虑到压电式粘滑作动器能够达到极高的定位精度(5 nm),研发了一种塔形压电式粘滑直线作动器。该作动器由塔形定子和动子构成,其中塔形定子由4片压电陶瓷与金属弹性体粘接构成,动子在预压力的作用下与定子保持接触。当输入锯齿波激励信号时,塔形定子利用y-z面内强迫弯曲振动来激发定子驱动足产生非对称切向振动,从而驱动动子正反向运动。在分析电机工作原理的基础上,制作了原理样机及其实验装置,然后进行了模态实验和机械特性实验。实验表明:锯齿波激励信号的峰峰值电压400 V、预压力6N的条件下,当激励频率8 000 Hz,该作动器速度最大,为1.2 mm/s;当激励频率1 Hz,该作动器速度最小,为35 nm/s。     

Levitation Caused by the Vertical Vibration of a Piezoelectric Actuator

Levitation caused by the vertical vibration of a piezoelectric actuator is studied here. Levitation mechanisms levitate using a squeeze effect generated by the vertical vibration. The levitation mechanisms usually levitate at the resonance frequency. However, if the vibration amplitude of the piezoelectric actuator at the resonance frequency is small, the levitation mechanism does not levitate. Therefore, the vibration amplitude affects the levitation height of the mechanism. In this paper, we describe the applied voltage, the load current, the power consumption, and the phase difference between the voltage and current.     

非接触式球形转子压电作动器的研究

提出了一种基于近声场悬浮的非接触式球形转子压电作动器,由压电陶瓷激发碗式定子产生两相B04驻波并合成一高声强行波,进而诱发高声强声场来同时悬浮和驱动球形转子。建立了非接触式球形转子压电作动器的有限元模型,对定子进行了动力学分析与优化设计,确定了结构方案,最后加工、制造了样机。通过试验得到了定子的振动参数,搭建了整个样机的测试系统,对其悬浮和驱动特性进行了分析,结果表明球形转子在近声场的作用下成功地实现了非接触式旋转。     

压电式声能发电技术研究进展

声能发电是一种新型的发电技术,通过换能器将声能转换为电能。按换能器工作原理的不同,声能发电装置主要有电磁式和压电式两种类型。本文详细阐述了压电式声能发电技术的研究进展,重点总结了压电式发电技术中的压电材料、声波聚焦技术、声能采集技术、能量收集接口电路与储能技术的研究现状,并分析了不同技术的特点。最后,展望了声能发电技术的未来发展趋势。     

基于压电晶体的微质量检测系统研究进展

压电晶体传感器利用压电石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载和表面性状的高度敏感性,来实现对物质微质量的检测。介绍了压电晶体传感器的原理,给出了检测系统的硬件组成及数据处理与分析软件设计,分析了其应用现状,并对该检测系统的发展趋势进行了展望。     

动态应变压电传感技术的研究及工程应用

提出了一种通过动态应变的测量进行桥梁低频振动监测的新方法.论述了压电应变传感的原理和理论计算公式,实验研究了不同激振频率下(0.1Hz~40Hz)压电传感元件的动态响应,结果表明其灵敏度高,线性度好,符合桥梁低频振动测量的要求.最后对基于压电应变传感技术的桥梁振动监测进行了仿真研究,验证了该方法的可行性,为工程应用奠定了理论基础.