压电类智能结构在船体振动控制方面的应用研究

振动是存在于舰船结构中一个普遍的现象,它所带来的危害一直为人们所关注.根据振动主动控制原理,建立了以PZT为执行器的振动主动控制模型,研究通过控制甲板的边界条件,从而达到减振效果的方法.利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了数值仿真研究,搭建物理实验平台,开发了单输入多输出的振动自适应主动控制系统,进行物理实验研究.最后,将实验值与仿真值进行比较分析,验证了该方法的有效性,为船体振动的主动控制提供了一条新的途径.     

考虑粘贴效应和测量噪声的压电作动器/传感器优化配置

针对柔性结构振动主动控制中的作动器/传感器配置问题,提出了一种在考虑粘贴效应和测量噪声情况下的优化配置方法.首先,在一定条件下,把配置位置有限化;然后利用卡尔曼分离原理,先进行作动器配置,在此基础上进行传感器配置,而不必同时进行优化配置,从而减少了优化计算量,并给出在测量噪声情况下的最优配置结果.柔性梁数值仿真结果表明该方法的有效性和快速性,也同时给出了非同位配置结果,与以往配置结果相比尤其是传感器位置有一定的改变.     

多孔PZT95/5铁电陶瓷的机械性能和铁电性能研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT95/5)铁电陶瓷, 研究了孔结构包括孔隙率、孔径及孔形状对多孔PZT95/5陶瓷机械性能和电性能的影响及机理, 并揭示多孔PZT95/5陶瓷微观结构、机械性能和铁电性能的内在联系。研究表明: 孔隙率的增加降低了多孔PZT95/5陶瓷的声阻抗, 改善了陶瓷与封装材料的声阻抗匹配. 孔隙率增加, 多孔PZT95/5陶瓷的屈服应力和剩余极化强度降低, 矫顽场强增大。孔结构对多孔PZT95/5陶瓷屈服应力的影响可由应力集中理论解释; 多孔PZT95/5陶瓷剩余极化强度随孔结构的变化可用内应力结合空间电荷理论加以解释。     

Effect of compressive stress on the ferroelectric hysteresis behavior in 0-3 PZT-cement composites

Lead zirconate titanate (PZT)-cement composites of 0-3 connectivity were produced using 50% PZT vol. content. PZT-cement based composites are developed for use as sensors for smart concrete structures, however, these sensors would in real life be under a certain stress. The effect of stress on the ferroelectric polarization-electric field (P-E) hysteresis of the composites is reported in this present work. It was found that there was a small but noticeable reduction in the remnant polarization (P_ir) by ≈ 0.3-0.7 μC/cm² while the coercive field (E_ic) remained approximately the same when the stress was increased from 0 to 57 MPa.     

PZT95/5铁电陶瓷的掺杂改性研究

采用固相烧结法制备锆钛酸铅95/5(PZT95/5)材料,以“相同化合价,不同原子半径;相近原子半径,不同化合价”的原则,选择了碱金属族、碱土金属族元素的碳酸盐以及Fe₂O₃、SiO₂、Nb₂O₅、WO₃等作为掺杂物分别对其进行掺杂改性.研究了掺杂对材料介电性能、极化性能和低温-高温铁电相的相变温度的影响.发现受主掺杂使得材料的介电常数降低,施主掺杂使得材料的介电常数提高;剩余极化随着掺杂离子的化合价增大而增大;制备得到了低温-高温铁电相相变在15℃的铁电材料,在实际应用上有重要意义.     

双重驱动双连杆柔性臂系统建模与抑振仿真

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为背景，研究其建模与振动控制问题。通过忽略弹性振动对刚性运动的影响，用拉格朗日方程建立了对刚性运动模型，建立了由伺服电机和压电陶瓷共同作用下的振动方程，然后在刚性模型基础上叠加振动模型实现了对柔性臂的描述；这种模型的优点是系统总的模型简单且易于同时考虑多个振动模态。最后给出了压电陶瓷抑振过程的计算机仿真结果。     

Improvement in D-E Hysteresis Curve Squareness of PZT Thin Films—Effect of Oxygen Partial Pressure in High-Pressure Post-Annealing

A high-pressure annealing was applied to a post-annealing process for sol-gel derived PZT thin films. The squareness of D-E hysteresis curves changes depending on both total pressure and oxygen concentration. Moreover, the change follows the product of the total pressure and the oxygen concentration, which correspond to oxygen partial pressure P_O2. Where the P_O2 is higher than 0.03 MPa, few of the squareness of the hysteresis curve are excellent. The squareness of the hysteresis curves dramatically improve as the P_O2 decreases. Where the P_O2 is lower than 0.01 MPa, the squareness deteriorates slightly. These changes in the D-E hysteresis curves are thought to be explained by the generation of lead and oxygen vacancies as a function of the P_O2.     

电控宽带连续调谐外腔半导体激光器

介绍了一种电控调谐的外腔半导体激光器，并对其连续调谐特性进行了理论和实验分析。压电陶瓷（ＰＺＴ）（双晶片）的电扫描角度可达１°，采用适当的外腔结构，靠ＰＺＴ可同时改变外腔腔长和光栅衍射角，实现输出波长的调谐。该器件调谐范围最大可达１５ｎｍ，连续调谐范围（无跳模）为５０ＧＨｚ     

植入关节内压电陶瓷供能研究

为了研究压电陶瓷在植入人工关节内压力下能量产生特性,该文从理论上分析了坚硬锆钛酸铅(PZT)陶瓷元件的能量产生特性和等效电路,并基于实验结果利用非线性拟和算法得到其等效电路的参数拟和值。1个与4个PZT元件的仿真结果和实验结果非常吻合,从而验证了等效电路的参数拟和值的正确性及PZT元件的供电特性(约1.2 mW)。最后描述了利用压电陶瓷供电的电源电路设计和仿真结果,证明了PZT的能量能转换为电路稳定可用电源。     

微驱动器的压电-弹性耦合分析(英文)

压电弹性耦合结构是实现MEMS微流体驱动的一种重要方式,掌握压电-弹性振动的耦合机理是微流体驱动协调控制的关键。针对压电与硅膜耦合微驱动结构,基于压电效应和弹性薄板理论,采用Rayleigh-Ritz能量法建立了周边固支边界条件下,弹性振动硅膜与压电驱动膜片耦合振动的理论模型,推导并计算了该微驱动结构的耦合振型及谐振频率。基于激光测振仪进行了该压电微驱动结构的振动测试实验,经实验模态分析获得了实测的谐振频率。理论计算结果与实验测试结果的对比分析表明,两者基本相符,验证了理论分析模型的正确性,为MEMS微流体的驱动与控制提供了一定的理论基础和实验依据。