电阻率梯度PZT/ZnO压电复合陶瓷的结构与电性能

研制了具有电阻率和压电系数梯度的PZT/ZnO压电陶瓷,其本身也是一类独石型梯度功能压电陶瓷驱动器(FGMPA),并且它所需的驱动电场比La-PZT/Fe-PZT FGMPA低.分别用电子探针(EPMA)、X衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)查证了其组分、相结构和显微结构的梯度分布.结果表明,显微结构及电性能的梯度分布,主要是由Zn2+的扩散及其在PZT晶界富集造成的,它也是使PZT层中与界面相邻的部分区域电阻率下降的原因.XRD证实了在PZT层中ZnO第二相的存在.     

W-M0-Ti系梯度飞片的显微组织特征

利用电子探针、扫描电镜和x射线衍射仪对W-M0-Ti系梯度飞片的化学成分分布、显微组织和组织结构特征进行了研究。研究表明：W—Mo-Ti系梯度飞片中主要元素W、Mo、Ti分布整体上具有梯度变化规律；以Ti为主的Mo—Ti混合区和高Ti区，Ti主要以多角形α相存在。     

书本式压电作动器的特性分析

在考虑粘接层影响的情形下，利用层合梁理论导出了柱形弯曲书本式压电作动器的作动力以及机电耦合系数的数学表达式，并通过数值仿真分析揭示了机电耦合系数与压电层层数、压电层厚度以及粘接层厚度间的关系。这些结果为书本式压电作动器的结构综合优化设计提供了理论基础。     

新型压电式直线驱动器的研究

介绍了采用带压电元件、圆弧缺口杠杆和双平行四边形弹簧的多级放大一体化结构的新型压电式直线驱动器的研究。实验表明：该直线驱动器的最大行程为４００μｍ，最大输出力为５０Ｎ，可控精度小于０．５μｍ，频带宽为１００Ｈｚ，动作频率为５０Ｈｚ（对应最大行程）。该直线驱动器的特点是驱动力大、可控精度高、响应快、可直接用于ＮＣ机床、机器人装配、活塞加工数控系统的精密直接驱动。     

高控位精度横向模压电微位移器的研究

介绍了d31横向伸缩模式压电徽位移驱动器的制作过程,应用高稳定的填满钨青铜型压电陶瓷作为该器件制备的基料,利用P-F干涉仪原理测量了电场-位移特性曲线,由此计算了压电常数d31并进行了讨论。该器件具有电控应变(位移)线性度高、滞后量小以及结构简单、制作工艺方便等特点,它在精密光学等技术领域有一定应用价值。     

SiC-Al梯度功能材料(FGM)的制备

研究了ＳｉＣ料浆的稳定性和流变特性、ＳｉＣ粉末的填实过程、ＳｉＣ薄带和骨架的制备技术、ＳｉＣ的固相烧结和骨架密度的控制,以及压力浸渗等科学问题和工艺问题。采用新提出的技术路线,即以“浇带法”和（或）“料浆浇注法”制备其组成和结构递变的ＳｉＣ薄带和（或）料块;以无压烧结获得具有密度梯度的ＳｉＣ陶瓷骨架;以液体金属Ａｌ压力浸渗入具有密度梯度的ＳｉＣ骨架,成功地合成了ＳｉＣ－ Ａｌ陶瓷－ 金属梯度功能材料。     

压电喷墨驱动器特性研究及参数优化

目的 研究压电驱动器结构参数对其驱动性能的影响,并对其结构进行优化,为进一步研究压电喷墨的喷射特性奠定基础.方法 总结近年来压电喷墨印刷技术的研究现状,利用有限元数值模拟软件Comsol Multiphysics建立压电驱动器的数值模型,分析压电薄膜PZT、SiO2振动板和Parylene保护层这3个部分的结构尺寸对压电驱动器位移的影响规律,并且利用正交试验方法确定压电驱动器主要部件的最优尺寸.结果 压电驱动器的结构尺寸对其振幅有较大影响,不同的结构组合可以得到不同的压电驱动器位移.在压电薄膜与振动板宽度之比为0.7,振动板宽度为140μm,保护层厚度为0.7μm,振动板厚度为0.9μm,压电薄膜厚度为1μm时,驱动器位移达到最大.结论 通过对压电驱动器的结构尺寸进行优化,可使驱动器位移达到最大,从而使其驱动性能最优.     

压电驱动器非线性模型研究

本文通过对压电驱动器的软件计算结果与实验结果的差异进行研究总结,利用变形后压电驱动器中各个结构部分的应力应变分布特点,结合复合层合材料力学、梁力学模型和压电材料非线性模型理论构造出压电薄片与基体材料的简化耦合模型,从而建立结构的非线性模型。模型计算结果比软件计算结果更符合实验结果,并且形式比前人的更简单,物理意义清晰明确。再利用该模型对不同结构参数下的压电驱动器性能进行分析,直观地反应出压电驱动器各结构参数对驱动器性能的影响。     

PZN-PZT Piezoelectric Multilayer Actuator with Ag/Pd Electrodes

1. IntroductionThe piezoelectric multilayer actuators have manyadvalltages such as small size, quick response timeand low driving voltage and arise much nit.re,tll'2].In the cofiring of MLA, the choice of electrodes mustbe carefully considered to reduce or avoid the interaction and the iaterdiffusion between the ceramic andthe electrodes. FOr PZT--based ceramic MLA withAg/Pd as internal electrodes, the interaction products such as PdpbO2, Pbpd,['] may cause delamination between ceramic l…     

尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性分析

为了深入研究尺蠖型压电驱动器的性能,分析了尺蠖型压电直线驱动器的工作原理,研究了直线动子对驱动器性能的影响．通过实验方法分析了钳位机构调整前后对钳住稳定性的影响．采用驱动器输出单步位移的步距失稳系数和驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率的方法评价尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性．经实验测试发现驱动器的步距失稳系数与驱动电压关系密切,当驱动电压较高时,驱动器具有较好的步距稳定性．驱动器的驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率分别为1．8％和9．07％,说明所开发的驱动器具有很好的运动稳定性．     

新型惯性压电驱动机构的设计与初步实现

提出通过机械方式控制压电驱动机构和支撑面之间摩擦力的有序变化,形成有规律的新型惯性压电驱动机构．分析了机构的运动机理,建立了动力学模型,利用Matlab对机构进行了运动学仿真,设计并制作了驱动机构样机,对驱动机构动态特性进行了仿真分析和试验对比研究．两者结果吻合较好,表明采用简单的对称波形信号能驱动机构运动,直线驱动器最高速度可达1mm／s,最高步长分辨率为20nm,最大承载能力为1000g．     

基于压电陶瓷驱动的小力值测量装置设计

设计了一种新的小力值测量装置，该装置使用了压电陶瓷促动器、力传感器、电子天平和计算机控制。用PID控制法进行闭环控制试验研究，达到了较高的控制精度。     

基于直线蠕动压电驱动器的小型电火花加工装置的研究

提出一种高度集成的小型电火花加工系统 ,核心采用压电陶瓷作为微动部件 ,实现电极的直接驱动。该样机的外形尺寸小 ,结构紧凑 ,响应快 ,在单片机伺服系统的控制下可实现亚微米的进给 ,成功地用于微细电火花加工中     

摩擦系数变化式压电叠堆惯性直线驱动器

以压电叠堆和质量块组成的压电叠堆振子为动力元件,通过利用驱动器向左运动和向右运动时接触足与接触面摩擦系数的不同,设计并制作完成了一套摩擦系数变化式压电叠堆惯性直线驱动器．分析了该驱动器的工作原理并对驱动器的运动情况作了详细分析．搭建了专用测试系统,并采用该系统对摩擦系数变化式压电叠堆惯性直线驱动器进行了性能测试．试验结果表明：当频率为10Hz时,该试验装置最小稳定步长为0．19μm,最大移动速度为11．82μm／s,最大承载能力不低于900g．     

电液伺服阀用压电弯曲元件特性的实验研究

研制了一种压电弯曲元件型压电驱动器,该驱动器用于电液伺服阀的电-机械转换器.压电驱动器由三层结构构建,其中中间弹性层为铍青铜,在铍青铜的上下表面各粘接一片压电晶片,材料为PZT-5H.利用激光测微仪LC-2400A及LV-1610对压电驱动器的输出位移、位移滞环及谐振频率进行了实验测量,分析了压电驱动器尺寸与其特性之间的关系.实验结果表明,该驱动器满足所设计电液伺服阀的性能要求.     

新型压电双晶片式惯性旋转驱动机构设计

提出了一种通过机械方式控制压电驱动机构和接触面间摩擦力矩的有序变化,形成以压电双晶片振子为驱动元件的新型压电惯性旋转驱动机构的研究方案．研究了该机构的运动机理,指出通过改变机构向不同方向运动时和支撑面之间的摩擦系数值,可以实现压电驱动机构的定向运动．对机构惯性冲击力矩的产生、摩擦阻力矩的改变形式进行了分析．设计了压电惯性旋转驱动机构,制作了试验样机,并对相关性能进行了测试试验结果证明该机构可以实现预期的运动.     

Piezoelectric Behavior of an Inhomogeneous Hollow Cylinder with Thermal Gradient

An analytical solution to the axisymmetric problem of a radially polarized, radially orthotropic piezoelectric hollow cylinder with a thermal gradient and subjected to various boundary conditions is developed. The elastic coefficients, piezoelectric coefficients, stress-temperature moduli, dielectric coefficient, pyroelectric coefficients, thermal conductivity coefficient, and thermal expansion coefficients of the hollow cylinder are assumed to be graded in the radial direction according to a simple power-law distribution. The governing second-order differential equations are derived from the equilibrium equation, the charge equation of electrostatics, and steady state heat transfer equation through the radial direction of the inhomogeneous hollow cylinder. The displacement, stresses, and potential field distributions in the cylinder are examined. The influence of the inhomogeneity parameter on the numerical results is investigated.     

机敏杆压电扭转驱动器／传感器优化布置

提出一种由薄壁杆、压电扭转驱动器、压电传感器组成的机敏杆,针对机敏杆扭转振动控制中驱动器/传感器优化配置问题,对机敏杆的扭转振动进行了深入的研究,采用拉格朗日方程和假设模态法推导了机敏杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式.将机敏杆划分为若干个位置单元,选取主动控制器的最大耗能作为优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转驱动器/传感器的最佳配置位置及最优反馈增益.结果表明:所获得的最优位置、反馈增益是合理的,将驱动器/传感器同位配置在最优位置并实施相应的闭环最优控制,主动控制器的耗能最大,并能有效抑制机敏杆的扭转振动.     

空分复用压电自感知执行器执行与传感效果研究

结构振动主动控制可以采用压电自感知执行器。空分复用解耦方法是实现压电自感知执行器的一种新方法，实质是采用几何方法解耦，即将压电片的一个完整电极分割为执行区和传感区以实现自感知。本文以悬臂梁为对象，以涡流位移计作为标准传感器，对两种电极分割方式的压电片的传感和执行效果进行了实验研究。通过测量压电梁的频率特性，证明了空分复用的压电陶瓷片同时兼有传感和执行两种功能。实验结果也表明传感区的敏感输出受到执行区激励电压的静电耦合的影响，利用悬臂梁存在反谐振点的特性，提出了一种定量测量静电耦合的方法，并测定了不同电极宽度、不同极间隙下的静电耦合系数。本文的工作为采用空分复用的压电自感知执行器进行振动主动控制奠定了基础。