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可穿戴生理信息监测的自供电系统研究
1
作者 李敏 李玲 +3 位作者 张加宏 高翔 刘清惓 王立 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期147-155,共9页
设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,... 设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,收集到的能量存储在超级电容中,同时设计了一套能够定时、按需供电的能量管理控制电路,控制生理信息监测系统每隔20 min上电一次,并且测量结束即刻断电。经测试,光电能量收集装置在室内从早上7点至晚上7点的平均输出功率达到590μW,压电能量收集装置在1.2 m/s的匀速步行状态驱动下的平均输出功率达540μW以上,复合能量输出功率能够稳定在1.124 mW以上,即20 min产电1.349 J。对系统各单元进行数据采集测试以及功耗测试,得出系统一个工作周期耗能1.04 J。从能量收支平衡来看,利用运动机械能与光能复合供电的生理信息采集系统可实现自我维持定时工作,具有一定的应用参考价值。 展开更多
关键词 可穿戴生理信息监测 自供电系统 复合能量收集 能量管理控制电路
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基于柔性铰链结构的大口径压电快摆镜
2
作者 王强 时运来 +2 位作者 孙海超 李兴 刘伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期73-78,共6页
为了解决压电作动器驱动的快速反射镜因压电作动器伸长量较小,导致快速反射镜偏转角过小的问题,该文提出了一款新型快速反射镜设计方案。采用三级杠杆式柔性铰链放大机构实现压电作动器位移的放大,采用柔性轴承作为快摆镜的运动关节实... 为了解决压电作动器驱动的快速反射镜因压电作动器伸长量较小,导致快速反射镜偏转角过小的问题,该文提出了一款新型快速反射镜设计方案。采用三级杠杆式柔性铰链放大机构实现压电作动器位移的放大,采用柔性轴承作为快摆镜的运动关节实现快摆镜的大角度定轴偏转。通过理论推导和有限元仿真对快摆镜的最大偏转角度、等效应力、谐振频率以及振型进行分析。实验结果表明,所设计的快摆镜可以实现大于2 mrad的镜面偏转,满足大范围、高精度的光束定位要求。 展开更多
关键词 柔性铰链 逆压电效应 压电作动器 大口径压电快摆镜 位移放大机构
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一种高可靠连体式介质滤波器设计
3
作者 魏强 李鲲 冯小东 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期143-148,共6页
根据椭圆函数响应,采用相对介电常数为37的高品质因数微波介质材料,该文设计了一种低损耗、连体式四级介质滤波器。通过1-4谐振器之间使用级联四元组(CQ)电容加载耦合,经优化后滤波器中心频率为1268 MHz,工作带宽为25 MHz,插入损耗≤2.5... 根据椭圆函数响应,采用相对介电常数为37的高品质因数微波介质材料,该文设计了一种低损耗、连体式四级介质滤波器。通过1-4谐振器之间使用级联四元组(CQ)电容加载耦合,经优化后滤波器中心频率为1268 MHz,工作带宽为25 MHz,插入损耗≤2.5 dB,回波损耗≥18 dB,近端带外抑制≥40 dB。根据仿真模型结构参数,优化成型和金属化工艺,制备得到的样品,通过可靠性环境试验表明,该滤波器的性能测试结果与仿真结果吻合良好。 展开更多
关键词 介质滤波器 交叉耦合 带外抑制 可靠性
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倾斜异长组合型压电能量采集器设计与仿真
4
作者 王鹏 蒋子豪 陈仁文 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期259-263,共5页
振动是自然界中普遍存在的现象,而压电材料可以将外界振动的机械能转化为电能,为微型机电系统、无线传感网络和嵌入式系统等提供能量,从而使得器件降低对电池能源供应的依赖。为了拓宽压电能量采集器的工作频带并提升其能量采集效率,该... 振动是自然界中普遍存在的现象,而压电材料可以将外界振动的机械能转化为电能,为微型机电系统、无线传感网络和嵌入式系统等提供能量,从而使得器件降低对电池能源供应的依赖。为了拓宽压电能量采集器的工作频带并提升其能量采集效率,该文设计了一种倾斜异长组合型压电能量采集器,通过理论分析得出该能量采集器的固有频率以及压电能量采集器的各组模态振型,通过有限元分析证明了理论推导的正确性,验证了在该设计中压电悬臂梁组数对压电能量采集器的影响规律。结果表明,倾斜异长组合型压电能量采集器可以实现多模态下的振动能量采集,提升能量采集效率。 展开更多
关键词 振动能量采集 有限元 异长组合 多模态
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磁耦合式可调频压电振动俘能器
5
作者 王淑云 杜洁雅 +3 位作者 黄喆人 阚君武 柴超辉 张忠华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期73-83,共11页
为提高压电振动俘能器的环境适应性,提出一种磁耦合式可调频压电振动俘能器,利用激励器上主动磁铁和组合换能器上被动磁铁间的耦合作用及横摆簧片实现压电振子的单向限幅激励。通过对俘能器及磁对的建模和仿真分析,获得了俘能器结构参... 为提高压电振动俘能器的环境适应性,提出一种磁耦合式可调频压电振动俘能器,利用激励器上主动磁铁和组合换能器上被动磁铁间的耦合作用及横摆簧片实现压电振子的单向限幅激励。通过对俘能器及磁对的建模和仿真分析,获得了俘能器结构参数对俘能器输出性能的影响,在此基础上制作俘能器样机并进行实验研究,获得了俘能器纵摆质量m_(1)、横摆质量m_(2)、横向距离Lx、纵向距离Ly、竖向距离Lz及负载电阻对俘能器输出性能的影响规律。结果表明:存在两阶谐振频率f_(1)和f_(2)使输出电压出现峰值U_(n1)和U_(n2),调节m_(1),m_(2),Lx,Ly及Lz会影响f_(1),f_(2),U_(n1)及U_(n2);其他条件一定时,存在最佳负载电阻2 200 kΩ使输出功率达到0.122 mW。通过选择合适的结构参数能够提升俘能器的有效频带和输出电压,对增强压电振动俘能器的可靠性和频率适应性具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 压电 可调频 磁耦合 组合换能器 能量回收
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基于压电电机的光学稳像平台
6
作者 李兴 时运来 +2 位作者 孙海超 王强 刘伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期48-53,共6页
结合压电电机响应快,定位精度高及控制性能好的特点,设计了一款基于压电电机的光学稳像运动平台。利用COMSOL对电机定子进行有限元仿真,分析了定子的工作原理及响应特性。通过实验测得电机的最佳工作频率及预压力,并分析了响应速度与激... 结合压电电机响应快,定位精度高及控制性能好的特点,设计了一款基于压电电机的光学稳像运动平台。利用COMSOL对电机定子进行有限元仿真,分析了定子的工作原理及响应特性。通过实验测得电机的最佳工作频率及预压力,并分析了响应速度与激励电压、工作频率、预压力之间的关系。采用多种控制方法进行定位测试,利用PID加步进的复合控制模式,实现了误差250 nm内的较高精度定位控制。 展开更多
关键词 压电电机 光学稳像 有限元仿真 PID 定位控制
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压电变形镜驱动器迟滞快速辨识与补偿研究
7
作者 汪寒 肖习 +2 位作者 郭友明 黄林海 鲜浩 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期67-72,共6页
采用压电陶瓷作为促动机构的主动光学系统。为了对压电陶瓷驱动器固有的迟滞非线性进行有效抑制校正,以提高系统性能,该文对带变形镜镜面负载结构的压电陶瓷驱动器非线性迟滞动态进行了高效辨识建模,实现了带镜面负载的压电陶瓷驱动器... 采用压电陶瓷作为促动机构的主动光学系统。为了对压电陶瓷驱动器固有的迟滞非线性进行有效抑制校正,以提高系统性能,该文对带变形镜镜面负载结构的压电陶瓷驱动器非线性迟滞动态进行了高效辨识建模,实现了带镜面负载的压电陶瓷驱动器相对误差1.8867%的迟滞参数辨识与建模,降低了辨识算法所需时间90%以上,同时克服了负载结构导致辨识信号信噪比低的问题。实验证明,所用方法得到的压电陶瓷迟滞模型能够有效地用于补偿校正压电陶瓷驱动器迟滞非线性动态带来的误差,通过前馈控制器可将压电陶瓷驱动器迟滞引起的镜面面形定位误差降低56.21%,有效地提升了系统性能。 展开更多
关键词 压电陶瓷驱动器 主动光学 PREISACH模型 迟滞补偿 前馈控制
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一种压电换能器热释电防护电路设计
8
作者 李世国 潘灿 +3 位作者 赵德峰 母江东 李军 何知益 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期253-258,263,共7页
该文探讨了压电材料热释电效应产生的机理,得出压电换能器中压电陶瓷材料受温度变化会产生极化电荷,引起的热释电压会使压电换能器输出信号幅值增大,导致输出失效。因此针对热释电问题提出了两点解决方案。经过对比分析设计了一种ESD保... 该文探讨了压电材料热释电效应产生的机理,得出压电换能器中压电陶瓷材料受温度变化会产生极化电荷,引起的热释电压会使压电换能器输出信号幅值增大,导致输出失效。因此针对热释电问题提出了两点解决方案。经过对比分析设计了一种ESD保护电路来解决热释电问题。该ESD保护电路通过设计一种改进型二极管钳位电路,针对压电换能器存在的极化电荷构建热释电释放环路,消除了热释电压对有用信号收发的影响。最后,通过对比实验验证了设计方案的可行性。 展开更多
关键词 压电换能器 热释电效应 信号幅值增大 ESD保护电路 改进型二极管钳位电路
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微波陶瓷介质滤波器成型烧结工艺可靠性研究
9
作者 李医虹 李亚飞 +2 位作者 冯小东 韦俊杰 彭胜春 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期164-170,共7页
该文从微波陶瓷材料NP37本身出发,压制标准件,通过对密度、电性能测试及内部切片形态观测验证不同成型压力、烧结设备(气氛炉和隧道炉)、烧结温度工艺下对坯体制作性能及可靠性的影响。研究表明,在成型压力2000 kg、隧道炉1160℃烧结工... 该文从微波陶瓷材料NP37本身出发,压制标准件,通过对密度、电性能测试及内部切片形态观测验证不同成型压力、烧结设备(气氛炉和隧道炉)、烧结温度工艺下对坯体制作性能及可靠性的影响。研究表明,在成型压力2000 kg、隧道炉1160℃烧结工艺下,坯体性能及可靠性测试结果最佳。将其用于介质滤波器的坯体制作、介质滤波器坯体的切片、扫描电镜(SEM)测试、热震试验及温度冲击试验,结果验证了此成型烧结工艺可靠性较高。结果表明,通过验证标准件成型烧结工艺指导介质滤波器生产的方法能有效地提高产品可靠性。 展开更多
关键词 陶瓷材料 介质滤波器 成型工艺 烧结工艺 可靠性
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基于压电能量收集技术的自供电系统设计
10
作者 马超群 王德波 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期103-110,共8页
为了降低对传统电池的依赖,同时收集和利用汽车发动机的振动能量,设计了一种二自由度压电能量收集器和基于压电能量收集技术的自供电系统。系统主要由压电能量收集器、电源管理模块和加速度传感器组成。对压电能量收集器进行了建模、仿... 为了降低对传统电池的依赖,同时收集和利用汽车发动机的振动能量,设计了一种二自由度压电能量收集器和基于压电能量收集技术的自供电系统。系统主要由压电能量收集器、电源管理模块和加速度传感器组成。对压电能量收集器进行了建模、仿真和测试,得到了压电能量收集器的谐振频率和输出电压,测试结果表明该压电能量收集器前两阶谐振频率分别为105.5和124.6 Hz,并且在95~128 Hz频率范围内输出电压均在2.7 V以上,频率带宽为33 Hz。测试系统的整体功能,测试结果表明电源管理模块LTC3588-1输出3.34 V的直流电压,加速度传感器ADXL335能够正常工作。实验验证了压电能量收集技术在汽车电子领域中的潜力和可行性,为汽车电子设备提供可持续的自供电解决方案。 展开更多
关键词 压电能量收集 加速度传感器 二自由度 谐振频率 自供电系统
原文传递
基于液压放大的压电微动平台设计与试验
11
作者 许有熊 庄广锋 +1 位作者 陈星宇 李恭乐 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期273-279,共7页
针对传统微动平台难以满足微/纳米定位的要求,该文结合液压放大原理,提出一种基于液压放大的两自由度压电微动平台,并对其进行了结构设计。采用正交设计方法对其进行有限元双向流固耦合分析,优化了其结构参数。研制了实物样机并进行试... 针对传统微动平台难以满足微/纳米定位的要求,该文结合液压放大原理,提出一种基于液压放大的两自由度压电微动平台,并对其进行了结构设计。采用正交设计方法对其进行有限元双向流固耦合分析,优化了其结构参数。研制了实物样机并进行试验研究。开环控制试验结果表明,当压电驱动器输入为90μm时,压电微动平台最大输出位移为603.0μm,放大倍数约为6.7;闭环控制试验结果表明,采用分段微分、积分、比例(PID)算法能降低超调量,且响应时间、稳态时间均减小,稳态误差降低(为±0.2μm),实现了微动平台的大范围输出精密定位。 展开更多
关键词 微动平台 压电驱动器 液压放大 双向流固耦合 试验研究
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基于压电筒状叠堆的无线金属腐蚀探针设计及性能研究
12
作者 王建军 刘鸿辉 +4 位作者 曹亚雷 符轩铭 李伟杰 罗明璋 兰成明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期19-33,共15页
基于压电筒状叠堆和压电阻抗技术提出了一种由压电筒状叠堆和金属杆组成的新型金属腐蚀探针。建立了多层结构探针纵向振动的传递矩阵模型,导出了电学阻抗方程,求得了第一阶谐振频率和反谐振频率,并与已有文献的特例结果进行了对比,验证... 基于压电筒状叠堆和压电阻抗技术提出了一种由压电筒状叠堆和金属杆组成的新型金属腐蚀探针。建立了多层结构探针纵向振动的传递矩阵模型,导出了电学阻抗方程,求得了第一阶谐振频率和反谐振频率,并与已有文献的特例结果进行了对比,验证了理论求解的正确性。此外,采用理论分析、人造定量腐蚀试验、温度敏感试验、加速腐蚀试验和无线阻抗测试试验系统地研究了探针的性能。研究结果表明:探针的第一阶谐振频率和反谐振频率随着杆长减小而增大,随着腐蚀天数的增加而增大,随着温度的增大而减小;无线阻抗系统测量的阻抗谱与传统阻抗分析仪的测量结果一致性较好。研究成果为开发无线定量测量的新型金属腐蚀探针提供重要参考。 展开更多
关键词 金属腐蚀探针 压电筒状叠堆 压电阻抗技术 无线 定量测量 传递矩阵模型
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基于自适应PI模型的压电陶瓷驱动器精密定位方法
13
作者 杨宁征 王艳艳 渠莉莉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期499-506,共8页
由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷... 由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷驱动器的实际应用中,驱动范围是其主要的设置参数之一。为此,提出基于自适应Prandtle-Ishlinskii(PI)模型的拟合方法,根据不同驱动范围下获得的迟滞曲线的斜率变化趋势设置分段区间,采用二次规划算法辨识PI模型的权重参数,基于分段区间对迟滞曲线进行拟合,大大提高了拟合精确度。设计基于自适应PI模型的逆模型作为前馈控制器对压电陶瓷驱动器进行迟滞补偿,并搭建基于Labview的实验平台验证了该算法的可行性。实验结果表明,基于自适应PI逆模型的前馈控制器将压电陶瓷驱动器的定位精确度提高至1.8 nm。 展开更多
关键词 压电陶瓷驱动器 迟滞 自适应PI模型 前馈控制器
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Li、Ce掺杂对NBTa-CBN高温压电陶瓷性质的影响研究
14
作者 徐鸿飞 史伟 +2 位作者 官尚义 吴禹桐 陈强 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期184-190,共7页
采用传统固相反应法制备了Ca_(0.5)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.5-3 x)(Li_(0.5)Ce_(0.5))_(3x) Bi_(2)TaNb_(0.99)Mn_(0.01)O_(9)(CNBTNM-LC100_(x))高居里温度(T_(C))压电陶瓷。研究了Li、Ce复合离子掺杂对陶瓷结构和电学性质的影响。结果... 采用传统固相反应法制备了Ca_(0.5)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.5-3 x)(Li_(0.5)Ce_(0.5))_(3x) Bi_(2)TaNb_(0.99)Mn_(0.01)O_(9)(CNBTNM-LC100_(x))高居里温度(T_(C))压电陶瓷。研究了Li、Ce复合离子掺杂对陶瓷结构和电学性质的影响。结果表明,随着Li、Ce掺杂量的增加,CNBTNM-LC100_(x)陶瓷的晶体结构趋于由正交相向四方相转变,压电常数d 33逐渐增大,当x>0.04(x为摩尔分数)时,d 33趋于降低。x=0.04时,具有最优的综合电学性能,d 33约为15.9 pC/N,600℃下直流电阻率ρ约为5.9×10^(5)Ω·cm,介电损耗tanδ(1 MHz)约为7%,T_(C)约为887℃。 展开更多
关键词 压电陶瓷 铋层状铁电体 高居里温度 Na_(0.5)Bi_(2.5)Ta_(2)O_(9) CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)
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Mg掺杂ZnO电子结构与压电性能的第一性原理研究
15
作者 张涛 刘仡锟 +2 位作者 顾马龙 杨龙海 席悦 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期197-201,共5页
采用第一性原理计算方法研究了掺杂不同Mg(r(Mg),摩尔比)的ZnO材料的电子结构与压电性能。研究发现,随着r(Mg)的增加,ZnO晶格常数c与a的比值(c/a)减小,材料禁带宽度增大。当r(Mg)=0.3时,其带隙达到最大值(为1.493 eV)。态密度与差分电... 采用第一性原理计算方法研究了掺杂不同Mg(r(Mg),摩尔比)的ZnO材料的电子结构与压电性能。研究发现,随着r(Mg)的增加,ZnO晶格常数c与a的比值(c/a)减小,材料禁带宽度增大。当r(Mg)=0.3时,其带隙达到最大值(为1.493 eV)。态密度与差分电荷密度计算结果表明,其带隙增大的原因是导带中Zn-3d态向高能端移动。Mg的引入有助于提升ZnO材料的压电性能,其压电系数从本征的1.30272 C/m^(2)提升至1.35588 C/m^(2),压电系数的提高可能来源于四方因子c/a数值减小引起的结构畸变。 展开更多
关键词 第一性原理 Mg掺杂ZnO 压电系数 电子结构 晶格常数
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高强钢管超高性能混凝土柱地震损伤监测
16
作者 战欣霖 方晓蕾 +1 位作者 张秭文 杜国锋 《土木工程与管理学报》 2024年第2期41-47,共7页
在带肋高强钢管超高性能混凝土柱(UHPCFHSST)内埋设压电智能骨料,钢管外壁粘贴压电陶瓷片,采用主动波动法对UHPCFHSST在往复加载过程中柱端的损伤情况进行监测,通过小波包分析方法对监测数据进行分析,探究循环往复荷载作用下管内核心混... 在带肋高强钢管超高性能混凝土柱(UHPCFHSST)内埋设压电智能骨料,钢管外壁粘贴压电陶瓷片,采用主动波动法对UHPCFHSST在往复加载过程中柱端的损伤情况进行监测,通过小波包分析方法对监测数据进行分析,探究循环往复荷载作用下管内核心混凝土损伤和管壁界面剥离损伤过程。结果表明,损伤状态下信号的到达时间比健康状态下的到达时间更晚,且信号的幅值更低。核心混凝土和界面剥离损伤指数随加载等级和加载循环次数的增加而增大,界面剥离损伤先于核心混凝土内部损伤产生。损伤监测结果与试件的滞回曲线、骨架曲线的承载力变化趋势具有较好的一致性。研究结果表明,利用压电智能骨料和压电陶瓷传感器能对管内核心混凝土和管壁届面剥离的损伤过程进行有效监测。 展开更多
关键词 压电陶瓷 智能骨料 钢管混凝土 地震损伤监测 损伤指数
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精密定位用螺杆式压电位移执行器研究
17
作者 辜俊 凌志远 《机床与液压》 北大核心 2024年第8期81-85,共5页
为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输... 为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输出速率稳定;前进、后退速率随频率和电压增大而线性增大,500 Hz/48 V下,前进、后退速率分别为11.51μm/s和7.98μm/s,平均步长分别为23 nm和16 nm;长行程往复循环运动时,前进、后退速率相对误差分别为12.85%、4.21%,具有良好的位移稳定性。 展开更多
关键词 螺杆式压电位移执行器 惯性黏滑原理 精密定位
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压电阻尼在能源回收方面的运用
18
作者 吴亚伦 张凤玲 +1 位作者 王志 田晶 《能源与环境》 2024年第1期60-62,共3页
随着压电材料的不断进步,压电阻尼技术在能源回收领域的运用也逐渐成熟。该文首先介绍了压电材料的基本特性,并对压电阻尼技术的作用机理与工作模式进行理论分析。最后,通过搭建的悬臂梁压电阻尼试验模型,以计算系统能量回收比的方式,... 随着压电材料的不断进步,压电阻尼技术在能源回收领域的运用也逐渐成熟。该文首先介绍了压电材料的基本特性,并对压电阻尼技术的作用机理与工作模式进行理论分析。最后,通过搭建的悬臂梁压电阻尼试验模型,以计算系统能量回收比的方式,对压电阻尼技术在能源回收领域的适用效果进行验证,证明了其技术的可行性,具有较好的能源回收效果。 展开更多
关键词 压电阻尼 能源回收 悬臂梁 激振力
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一种宽带高灵敏水声换能器的有限元分析
19
作者 吴萌萌 夏丽莉 +1 位作者 王宏伟 魏彤 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2024年第1期14-20,36,共8页
针对声呐系统中微型目标探测与水下定位等应用,设计了一种宽带高灵敏度水声换能器。采用双金属板压电陶瓷柱阵列材料作为换能器敏感元件,以空气代替聚合物,并在压电陶瓷柱阵列上下表面粘接金属板,改善了材料的有效机电耦合系数,提高了... 针对声呐系统中微型目标探测与水下定位等应用,设计了一种宽带高灵敏度水声换能器。采用双金属板压电陶瓷柱阵列材料作为换能器敏感元件,以空气代替聚合物,并在压电陶瓷柱阵列上下表面粘接金属板,改善了材料的有效机电耦合系数,提高了换能器灵敏度;通过不同厚度敏感元件嵌套式叠加,拓展了换能器工作带宽。理论分析了双金属板压电陶瓷柱阵列材料的谐振频率;利用有限元仿真确定了敏感元件的尺寸参数与材料选择,并对由该结构敏感元件组成的换能器进行了水中仿真测试。结果表明,换能器工作带宽达到约80 kHz,最大发送电压响应为188.6 dB,-3 dB带宽约为74 kHz,最大接收灵敏度为-173.9 dB。与同尺寸的纯压电陶瓷相比,该换能器的接收灵敏度和带宽都得到有效改善。 展开更多
关键词 双金属板压电陶瓷柱阵列材料 高灵敏 宽带 有限元
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独立敏感式MEMS热膨胀流陀螺的机理研究
20
作者 刘珺宇 朴林华 +1 位作者 佟嘉程 马炫霖 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期207-212,共6页
提出了一种新型独立敏感式微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的三维模型,并使用有限元方法对其敏感结构的温度场进行了计算。结果表明,在加热器功率为50 mW,角速度为-10~10 rad/s时,该陀... 提出了一种新型独立敏感式微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的三维模型,并使用有限元方法对其敏感结构的温度场进行了计算。结果表明,在加热器功率为50 mW,角速度为-10~10 rad/s时,该陀螺的温度灵敏度为0.224 K·(rad·s^(-1))^(-1),非线性度为2.37%,具有陀螺效应,且灵敏度为1.8 mV·(rad·s^(-1))^(-1),非线性度为2.06%。该陀螺具有灵敏度高及工艺简单等特点,为后续结构优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 热膨胀流陀螺 微机械 独立敏感 单轴 敏感机理 COMSOL
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