一种基于压电堆栈的惯性纳米步进马达（英文） 被引量：3

1

作者 庞宗强 张悦 +1 位作者 周泽清 戎舟 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2018年第1期23-27,共5页

为了搭建出结构简单、性能稳定的纳米步进马达,从而降低扫描探针显微镜系统搭建的复杂度,本文描述了一款新型的基于压电堆栈的惯性纳米步进马达.仅利用两组压电堆栈和一路锯齿波电压信号即可实现该马达的纳米级步进.其中,两组压电堆栈... 为了搭建出结构简单、性能稳定的纳米步进马达,从而降低扫描探针显微镜系统搭建的复杂度,本文描述了一款新型的基于压电堆栈的惯性纳米步进马达.仅利用两组压电堆栈和一路锯齿波电压信号即可实现该马达的纳米级步进.其中,两组压电堆栈按照伸缩方向平行固定于基座上,绝缘导轨粘接固定于两组压电堆栈自由端的中间,利用4个氮化硅圆球和铍铜弹簧片将滑杆通过挤压方式固定于绝缘导轨内侧.通过给两组压电堆栈施加一路锯齿波电压信号,利用滑杆自身的惯性作用,即可控制绝缘导轨带动滑杆产生纳米级步进.实验结果表明,此款惯性纳米步进马达可以实现任意角度的纳米级精度位置微调和厘米级范围的粗调.此款纳米步进马达结构紧凑,工作性能稳定,非常适合于在精密光学系统和极端条件下的扫描探针显微镜系统中使用. 展开更多

关键词 纳米步进马达 压电堆栈 惯性 锯齿波

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一种基于压电堆栈的混合支座

2

作者 张慧琴 崔承勋 《湖北农机化》 2020年第1期184-185,共2页

介绍了具有压电堆栈执行器的有源混合动力支座。采用压电堆栈作为主动执行器和橡胶作为被动元件来设计的混合支座。通过对压电堆栈驱动力特性和橡胶动态特性的实验研究,设计并制造了混合支座。

关键词 混合支座 压电堆栈执行器 橡胶

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具有力放大功能的压电俘能器建模与性能分析

3

作者 谢建宏 刘烈鑫 朱立青 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期747-754,共8页

为提升压电俘能器的能量转换效率,将压电堆栈耦合到力放大框架结构中,构建了具有力放大功能的压电俘能器。基于压电效应本构方程,对单独压电堆栈进行了理论建模、有限元仿真与分析。基于欧拉-伯努利梁原理,建立了框架结构的力放大系数... 为提升压电俘能器的能量转换效率,将压电堆栈耦合到力放大框架结构中,构建了具有力放大功能的压电俘能器。基于压电效应本构方程,对单独压电堆栈进行了理论建模、有限元仿真与分析。基于欧拉-伯努利梁原理,建立了框架结构的力放大系数理论模型,采用Sobol’s敏感性分析方法确定了敏感力放大系数的框架几何参数,应用遗传算法结合有限元建模对力放大框架进行了结构优化。基于最优结构的力放大框架,建立了压电俘能器的集总参数理论模型并进行了数值分析。结果表明,在非谐振激励下该压电俘能器的输出电压有效值和输出功率最大值分别为3.022 V和543.375μW,分别是单独压电堆栈输出电压有效值和输出功率最大值的7.74倍和58.5倍。相比于单独压电堆栈,该压电俘能器能显著提升非谐振激励下的输出电压和输出功率。 展开更多

关键词 压电俘能器 压电堆栈 力放大框架 Sobol’s敏感性分析方法 遗传算法

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堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能研究 被引量：3

4

作者 黄斌 魏亚 +1 位作者 路凯冀 汪林兵 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期37-43,共7页

为探究堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能及影响因素,采用试验机模拟接近路面环境下的振动加载测试,测试了堆栈式压电换能器在不同内部连接方式、不同载荷及加载频率下的输出情况,并进一步测试了柔性封装的并联堆栈式换能器... 为探究堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能及影响因素,采用试验机模拟接近路面环境下的振动加载测试,测试了堆栈式压电换能器在不同内部连接方式、不同载荷及加载频率下的输出情况,并进一步测试了柔性封装的并联堆栈式换能器的输出损失情况。结果表明,相同外部载荷下,并联连接的换能器输出电能较串联连接的高;在测试的范围内,外部作用载荷越大、频率越高,换能器输出的电能越大;采用有机硅橡胶作柔性封装的换能器,电能输出损失不大;在路面结构中可通过增加换能器顶部载荷作用面积以增大换能器内部应力的方法,提高换能器的电能输出。 展开更多

关键词 道路工程 堆栈式压电换能器 试验研究 能量收集 路面振动

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新型压电旋转驱动器的设计与性能测试 被引量：10

5

作者 于月民 冷劲松 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期185-190,共6页

为了降低压电旋转驱动器的成本,提高承载能力,实现分辨率可调,设计研制一种新型压电旋转驱动器。驱动器采用单个压电堆栈作为原动件,经二级位移放大机构将压电堆栈的变形进行放大,再通过运动转换将放大后的直线运动转化为棘轮转子的旋... 为了降低压电旋转驱动器的成本,提高承载能力,实现分辨率可调,设计研制一种新型压电旋转驱动器。驱动器采用单个压电堆栈作为原动件,经二级位移放大机构将压电堆栈的变形进行放大,再通过运动转换将放大后的直线运动转化为棘轮转子的旋转转动。制作了压电旋转驱动器样机,对其进行试验测试。试验结果表明:驱动器的输出转角具有很好的可控性,当驱动电压分别为200 V、350 V和650 V时,可获得三种稳定的单步输出转角,旋转分辨率为0.034 9 rad,最大承载扭矩为0.392 N·m。频率为20 Hz时,最大运转速度为2.094 4 rad/s。该驱动器在降低成本的同时,还具有分辨率可调、运转速度较高和承载能力强的优点,在精密驱动和大转角驱动领域有较大的应用潜力。 展开更多

关键词 压电堆栈 旋转驱动器 位移放大 分辨率

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压电驱动一维微动平台的动力性能仿真 被引量：2

6

作者 于月民 闫鲁华 《黑龙江科技学院学报》 CAS 2013年第6期591-595,共5页

为降低一维微动平台定位机构的复杂性，消除输出位移的耦合，根据s型柔性铰链的结构特性，设计了基于压电堆栈驱动和S型柔性铰链为定位机构的一维微动平台。应用ANSYS软件对其进行动力性能仿真分析。结果表明：材料的许用应力340MPa，... 为降低一维微动平台定位机构的复杂性，消除输出位移的耦合，根据s型柔性铰链的结构特性，设计了基于压电堆栈驱动和S型柔性铰链为定位机构的一维微动平台。应用ANSYS软件对其进行动力性能仿真分析。结果表明：材料的许用应力340MPa，微动平台的最大应力为37MPa，这小于许用应力，满足强度设计要求。微动平台可以实现0～46．8μm的微位移输出。该结果为进一步研究二维微动平台提供了参考依据。 展开更多

关键词 S型柔性铰链 压电堆栈 一维微动平台

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菱形压电驱动器对称驱动形式的研究

7

作者 曾亿山 郝云锋 +3 位作者 陈建 闵玉春 娄文浩 高文智 《液压气动与密封》 2020年第5期1-4,共4页

为了提高压电堆栈的位移输出,该文设计了一种菱形压电驱动器。该机构以压电堆栈作为驱动元件,利用菱形位移放大器放大叠层压电陶瓷的输出位移。该文首先对三角放大原理进行了分析,接着对菱形压电驱动器在一端固定一端驱动负载和两端同... 为了提高压电堆栈的位移输出,该文设计了一种菱形压电驱动器。该机构以压电堆栈作为驱动元件,利用菱形位移放大器放大叠层压电陶瓷的输出位移。该文首先对三角放大原理进行了分析,接着对菱形压电驱动器在一端固定一端驱动负载和两端同时对称驱动负载两种不同的约束方式进行了理论分析,然后利用ANSYS软件对菱形压电驱动器的静、动态特性进行了有限元分析。通过分析结果可以得出,该机构的仿真放大倍数为6. 17,接近于机构的理论放大倍数7. 12,而对称驱动下的工作频率可远远高于一端驱动下的工作频率,并对该结果进行了进一步的分析与讨论。 展开更多

关键词 菱形位移放大机构 压电堆栈 对称驱动 研究

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带边缘驱动的214单元单压电变形镜仿真与实验 被引量：5

8

作者 陈凯 陈俊杰 +2 位作者 毛宇昕 马剑强 褚家如 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期44-49,共6页

为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力,提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜,单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先,通过有限元方法对变形镜进行仿真建模,分析比较三点、... 为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力,提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜,单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先,通过有限元方法对变形镜进行仿真建模,分析比较三点、六点能动支撑对变形镜性能的影响.之后制备了三点、六点边缘驱动的变形镜样机.最后,利用波前传感器测试了边缘执行器对低阶像差的校正能力.实验结果表明：在0~100 V电压下,三点能动支撑与六点能动支撑变形镜均可重构大于12μm的倾斜像差,对应的归一化残余误差小于0.06,六点致动对像散和三叶草像差也具有较好的校正能力,证明边缘执行器可提高单压电变形镜的校正能力. 展开更多

关键词 自适应光学 单压电变形镜 像差校正 压电堆栈执行器 波前探测

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多级嵌套菱形位移放大机构的设计与分析 被引量：1

9

作者 郝云锋 王占英 +3 位作者 马宏 刘春东 倪笑宇 孙冰心 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2022年第2期186-189,共4页

为了提高压电堆栈的输出位移,提出了一种多级嵌套菱形位移放大机构,并设计了单级和二级嵌套菱形位移放大机构两种模型。通过分析上述两种放大机构的位移放大比及其动态性能,得到以下结论:二级嵌套菱形位移放大机构的位移放大比约为单级... 为了提高压电堆栈的输出位移,提出了一种多级嵌套菱形位移放大机构,并设计了单级和二级嵌套菱形位移放大机构两种模型。通过分析上述两种放大机构的位移放大比及其动态性能,得到以下结论:二级嵌套菱形位移放大机构的位移放大比约为单级放大机构的2倍;同时二级嵌套放大机构目标振型的谐振频率也高于单级放大机构,并进一步对此结果进行分析与讨论。 展开更多

关键词 压电堆栈 菱形 位移放大机构 多级嵌套

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用于地基望远镜的高分辨率倾斜镜设计

10

作者 孙鹏飞 陈俊杰 +2 位作者 张勇 李保庆 褚家如 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期118-124,共7页

根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求,提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件,压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件,并使... 根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求,提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件,压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件,并使用电涡流传感器作为角度测量部件。介绍了高分辨倾斜镜的工作原理,并对哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构进行设计。柔性铰链和位移缩小结构的关键结构参数均采用理论计算、实验和仿真进行优化。建立倾斜镜模型,利用理论计算和有限元仿真软件分别计算倾斜镜的倾斜角度和分辨率。实验结果表明:设计的倾斜镜角度分辨率达到0.017″,最大倾斜角度为14.6″,谐振频率为136.97Hz,与有限元仿真结果相吻合,满足地基望远镜系统衍射极限成像的要求。 展开更多

关键词 倾斜镜 高分辨率 压电堆栈致动器 地基望远镜 柔性铰链

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二维微动工作台设计及仿真分析 被引量：2

11

作者 于月民 丁元柱 +1 位作者 于丽艳 盖芳芳 《煤矿机械》 北大核心 2019年第9期78-80,共3页

为消除直梁S形柔性铰链的应力集中,提出了倒角S形柔性铰链,并利用能量法推导了倒角S形柔性铰链的刚度计算公式,分析结构参数对其刚度性能的影响。基于倒角S形柔性铰链和压电堆栈驱动器设计了一种二维微动工作台,应用ANSYS软件对其进行... 为消除直梁S形柔性铰链的应力集中,提出了倒角S形柔性铰链,并利用能量法推导了倒角S形柔性铰链的刚度计算公式,分析结构参数对其刚度性能的影响。基于倒角S形柔性铰链和压电堆栈驱动器设计了一种二维微动工作台,应用ANSYS软件对其进行仿真分析。 展开更多

关键词 倒角S形柔性铰链 二维微动工作台 刚度 压电堆栈

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三种一维快速伺服刀架的仿真分析 被引量：1

12

作者 于月民 于丽艳 +1 位作者 盖芳芳 丁元柱 《广东石油化工学院学报》 2021年第3期54-57,共4页

利用卡氏第二定理推导了S形平面弹簧x向柔度解析式,设计了基于压电堆栈驱动和S形平面弹簧为定位机构的新型一维快速伺服刀架。基于倒角S形、直梁S形和圆弧S形快速伺服刀架的特点建立有限元模型分析这三种快速伺服刀架的静态和模态性能... 利用卡氏第二定理推导了S形平面弹簧x向柔度解析式,设计了基于压电堆栈驱动和S形平面弹簧为定位机构的新型一维快速伺服刀架。基于倒角S形、直梁S形和圆弧S形快速伺服刀架的特点建立有限元模型分析这三种快速伺服刀架的静态和模态性能。结果表明:相比直梁S形和圆弧S形快速伺服刀架,倒角S形快速伺服刀架的行程最大。此研究内容为快速伺服刀架的工程设计提供理论基础。 展开更多

关键词 S形平面弹簧 快速伺服刀架 柔度 压电堆栈

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基于压电双脉冲剪切波加载和光学相干断层扫描的生物组织弹性测试技术 被引量：4

13

作者 张小艺 孙翠茹 +4 位作者 吕旭峰 郑佳星 李虎 孟卓 陈金龙 《实验力学》 CSCD 北大核心 2019年第1期12-22,共11页

生物组织力学性能的定量测试对疾病发生和发展的研究及诊治非常重要。本文集成压电堆栈振动加载和光学相干断层扫描(OCT)提出对生物组织弹性进行定量测量的剪切波光学相干弹性成像技术。压电堆栈携带探针在双脉冲激励下对生物组织或仿... 生物组织力学性能的定量测试对疾病发生和发展的研究及诊治非常重要。本文集成压电堆栈振动加载和光学相干断层扫描(OCT)提出对生物组织弹性进行定量测量的剪切波光学相干弹性成像技术。压电堆栈携带探针在双脉冲激励下对生物组织或仿体产生约2μm振幅的振动,生成剪切波。在OCT探测区域,生物组织的变形会引起OCT的相位信号变化,由此提出检测剪切波的相位差法。再根据剪切波的传播速度,计算获得组织的弹性模量。通过比较该方法与拉伸实验对生物组织仿体弹性模量的测量结果,验证了技术的可行性。进而对人体手指指腹皮肤的弹性进行了在体测试,表明该方法有用于在体皮肤力学性能测试的潜力。压电堆栈双脉冲剪切波OCE为离体生物组织弹性测试提供了新的简单有效的手段,并且有潜力进一步发展为生物组织复杂力学性能的测试技术,以及应用于临床上皮肤等疾病的诊断。 展开更多

关键词 光学相干断层扫描(OCT) 光学相干弹性成像(OCE) 剪切波 压电堆栈 皮肤

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