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基于压电阵列的结冰三维成像方法研究
1
作者 张亚博 毛俊伟 +1 位作者 葛俊锋 桂康 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第6期51-54,58,共5页
针对传统的单点结冰传感器无法获取飞机翼面多维度结冰信息的问题,利用压电换能器阵列采集铝板振动频谱信息,通过提取振动频谱的衰减和信号差异特征,实现了结冰位置、区域信息、结冰厚度的测量以及多点覆冰的三维重构。首先,分析冰厚和... 针对传统的单点结冰传感器无法获取飞机翼面多维度结冰信息的问题,利用压电换能器阵列采集铝板振动频谱信息,通过提取振动频谱的衰减和信号差异特征,实现了结冰位置、区域信息、结冰厚度的测量以及多点覆冰的三维重构。首先,分析冰厚和面积对结冰定位精度的影响;其次,通过定义准确率和偏差率2个评价指标,来确定最优区域识别效果的参数值;最后,通过冰厚试验标定了信号差异系数与冰厚之间的关系曲线,并据此反演出结冰三维成像结果。实验结果表明:基于平行线布局的压电阵列结冰探测系统能够完成多点结冰三维重构,为实现飞机结冰三维成像提供了新的思路。 展开更多
关键词 结冰探测 压电阵列 结冰区域定位 结冰三维成像
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利用压电阵列设计直升机桨叶的模态传感器
2
作者 王渊德 毛崎波 黄仕卓 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第2期24-27,36,共5页
以直升机桨叶为例,利用一组锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)阵列设计模态传感器。在直升机桨叶表面均匀布置一组大小相同的圆形PZT。将曲率模态作为加权系数设计该桨叶的模态传感器。对PZT的输出信号进行实验模态分析得到桨叶振动的曲率模态。同... 以直升机桨叶为例,利用一组锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)阵列设计模态传感器。在直升机桨叶表面均匀布置一组大小相同的圆形PZT。将曲率模态作为加权系数设计该桨叶的模态传感器。对PZT的输出信号进行实验模态分析得到桨叶振动的曲率模态。同时,利用激光多普勒测振仪测量桨叶的模态振型,并通过中心二次差分计算得到桨叶的曲率模态作为对比研究。实验结果表明:利用PZT阵列为直升机桨叶设计的模态传感器具有很好的滤波效果。与利用激光多普勒测振仪的方法相比,利用PZT测量得到曲率模态作为加权系数设计模态传感器的方法不需要大量复杂的数值计算,且环境干扰对其影响更小。 展开更多
关键词 模态传感器 压电阵列 曲率模态 直升机桨叶
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基于Wav2vec2.0神经网络的轨道交通钢轨损伤压电阵列超声导波定位方法 被引量：1
3
作者 刘思昊 钱鲁斌 +1 位作者 梅曜华 邢宇辉 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第6期101-105,110,共6页
鉴于普通超声波检测方法无法实现对轨道交通钢轨的长距离检测,基于超声导波的SHM(结构健康监测)技术难以从响应信号中提取损伤特征而影响损伤定位精度,提出了一种基于Wav2vec2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法对轨道交通钢轨损伤... 鉴于普通超声波检测方法无法实现对轨道交通钢轨的长距离检测,基于超声导波的SHM(结构健康监测)技术难以从响应信号中提取损伤特征而影响损伤定位精度,提出了一种基于Wav2vec2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法对轨道交通钢轨损伤进行定位。基于压电阵列超声导波数据的特点,对该方法进行了简要介绍。搭建了钢轨损伤的超声导波检测系统,并利用该系统进行数据集的采集。采用ABAQUS有限元软件建立钢轨损伤超声导波检测三维有限元模型,并利用该模型进行数据集的采集。利用小波信号处理方法对超声导波试验信号进行重构,以达到信号去噪的目的;在仿真信号中加入随机噪声,将叠加随机噪声后的超声导波仿真信号作为补充数据集;通过计算模型中钢轨损伤定位的准确率和误差对模型的性能进行评估。结果表明,当迭代轮次达到第120次时,训练样本的准确率达到100%。利用基于Wav2vec 2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法可实现轨道交通钢轨损伤的准确定位。 展开更多
关键词 轨道交通 钢轨损伤 压电阵列超声导波定位方法 Wav2vec2.0神经网络
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基于压电阵列与ACO-Elman神经网络的步态检测系统研究 被引量：1
4
作者 陈美意 张加宏 +2 位作者 祁博宇 孟辉 朱涵 《电子器件》 CAS 北大核心 2023年第1期261-267,共7页
鉴于压电传感器能够感测压力动态变化,采用柔性聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜阵列作为足底压力检测单元,并提取其测得的压力波形中周期、频率、强度等特征参数作为蚁群算法优化的艾尔曼(ACO-Elman)神经网络的输入信息,通过神经网络训练学习... 鉴于压电传感器能够感测压力动态变化,采用柔性聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜阵列作为足底压力检测单元,并提取其测得的压力波形中周期、频率、强度等特征参数作为蚁群算法优化的艾尔曼(ACO-Elman)神经网络的输入信息,通过神经网络训练学习,进而实现人体站立、行走、跑步、跌倒等基本步态活动的分类检测。实验测试结果表明:不同的步态具有各自的特点,基于压电阵列与神经网络的步态检测系统对人体基本活动的预测分类具有较高的准确性,总体正确率超过85%。 展开更多
关键词 步态检测 压电薄膜阵列 足底压力检测 ACO-Elman神经网络 预测分类
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基于单激发端多接收端压电阵列的板内损伤检测 被引量：7
5
作者 田振华 徐鸿 +1 位作者 李鸿源 常愿 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第22期3077-3080,3087,共5页
基于超声导波技术研究了板状结构的损伤检测。理论分析了平板中Lamb波的传播特点;利用有限元耦合场模拟方法模拟了平板中Lamb波的传播及裂纹对Lamb波的影响;根据有限元模拟结果,分析了裂纹尺寸对Lamb波传播的影响;为检测损伤的位置,建... 基于超声导波技术研究了板状结构的损伤检测。理论分析了平板中Lamb波的传播特点;利用有限元耦合场模拟方法模拟了平板中Lamb波的传播及裂纹对Lamb波的影响;根据有限元模拟结果,分析了裂纹尺寸对Lamb波传播的影响;为检测损伤的位置,建立了单激发端多接收端的压电阵列;结合概率成像算法,建立了损伤分布场,该分布场的成像结果直观地反映了损伤的位置和严重程度。 展开更多
关键词 LAMB 波 S0 模态 压电阵列 损伤成像
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基于时间反转理论及压电阵列技术的损伤图像监测方法 被引量：10
6
作者 王强 袁慎芳 +1 位作者 邱雷 孙亚杰 《测控技术》 CSCD 2008年第2期8-10,共3页
结构损伤的监测、定位和辨识技术是结构健康监测研究中一个热点,也是当前研究的难点之一。针对结构损伤图像辨识研究的难点,分析了时间反转聚焦原理,结合压电阵列技术,提出了基于时间反转聚焦方法的板结构损伤图像监测方法,并进行了实... 结构损伤的监测、定位和辨识技术是结构健康监测研究中一个热点,也是当前研究的难点之一。针对结构损伤图像辨识研究的难点,分析了时间反转聚焦原理,结合压电阵列技术,提出了基于时间反转聚焦方法的板结构损伤图像监测方法,并进行了实验验证研究。实验结果表明该方法能较为有效地表征损伤特征和范围,实现简单,有助于结构健康监测的实用化。 展开更多
关键词 结构健康监测 时间反转 压电阵列 损伤图像
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定质量分数交变气体载荷激励下压电阵列发电机实验 被引量：6
7
作者 程廷海 王英廷 +3 位作者 付贤鹏 赵宏伟 包钢 赵希禄 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期407-412,共6页
提出一种定质量分数交变气体载荷激励的盘型压电阵列发电机,设计了盘型压电阵列发电机的样机结构并对压电阵列的工作原理进行了分析,理论分析结果表明盘型压电片具有良好的承载能力,适合对具有较高压力的气体能量进行收集,压电发电量是... 提出一种定质量分数交变气体载荷激励的盘型压电阵列发电机,设计了盘型压电阵列发电机的样机结构并对压电阵列的工作原理进行了分析,理论分析结果表明盘型压电片具有良好的承载能力,适合对具有较高压力的气体能量进行收集,压电发电量是由气体压缩过程中的体积压缩量、压缩速度、供气压力、周期及流量等多种要素共同决定的。对盘型压电片进行了有限元仿真分析,分析结果表明盘型压电片适合对高压气体载荷进行能量收集与转换,压电材料的微小变形就可输出较大的电压。采用外径为12 mm、厚度为0.2 mm的压电单晶片及缸径为63 mm、行程为150 mm的气缸设计了实验样机,利用气动组件来模拟气体环境搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量等参数进行了实验测试。实验结果表明,当压力固定时,随着流量的增加峰值电压逐渐升高,盘型压电片并联式具有较好的效果,当5片压电片并联时最佳匹配电阻为3 MΩ且最大的瞬时功率为6.53μW,输出功率可满足低功耗传感器的能量需求。 展开更多
关键词 压电阵列发电机 定质量分数 交变气体载荷 能量转换
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一种新型非线性压电阵列式能量收集器的仿真 被引量：2
8
作者 沈威 陶孟仑 +3 位作者 陈定方 刘红俊 李鹏辉 明廷鑫 《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》 CAS 2015年第4期436-439,共4页
为了提高压电能量收集器的输出性能,设计了一种新型压电能量收集器,该能量收集器将压电悬臂梁阵列排布,通过增加两个永磁铁对结构进行改进,建立其系统方程并将方程无量纲化,通过Matlab仿真分析其在白噪声下的输出功率、机电能量转换率,... 为了提高压电能量收集器的输出性能,设计了一种新型压电能量收集器,该能量收集器将压电悬臂梁阵列排布,通过增加两个永磁铁对结构进行改进,建立其系统方程并将方程无量纲化,通过Matlab仿真分析其在白噪声下的输出功率、机电能量转换率,仿真结果表明,该压电能量收集器能有效提高输出功率和机电能量转换率。 展开更多
关键词 能量收集器 压电阵列式 非线性
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压电阵列Lamb波损伤监测信号一致性补偿方法 被引量：5
9
作者 王强 仲鹏达 +1 位作者 潘蕊怡 汪颖 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第6期912-916,共5页
Lamb波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点之一。针对基于压电阵列的Lamb波损伤监测研究中因传感器性能差异引起的信号偏差问题,通过分析Lamb波信号的激励、传播和传感过程,利用压电阵列中等距离传播通道直达波传递函数相同的特... Lamb波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点之一。针对基于压电阵列的Lamb波损伤监测研究中因传感器性能差异引起的信号偏差问题,通过分析Lamb波信号的激励、传播和传感过程,利用压电阵列中等距离传播通道直达波传递函数相同的特点,提出了窄带激励下的压电传感器机电耦合系数归一化补偿,实现对结构响应信号的一致性补偿。实验验证表明,该方法能在一定程度上抑制因压电传感器性能差异引起的信号偏差,提高了监测结果的准确性。 展开更多
关键词 LAMB波 损伤监测 压电阵列 补偿
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密闭环境气流冲击式压电阵列发电性能实验研究 被引量：2
10
作者 程廷海 付贤鹏 +3 位作者 王英廷 赵宏伟 包钢 赵希禄 《液压与气动》 北大核心 2017年第3期81-86,共6页
为实现高压密闭环境的气体能量收集并提高能量转化效率,提出了一种气流冲击式压电阵列发电机。利用压电材料的正压电效应并结合压电本构方程对压电发电机理进行分析,结果表明在高压气体环境下可采用盘型压电片进行气体能量收集,且压电... 为实现高压密闭环境的气体能量收集并提高能量转化效率,提出了一种气流冲击式压电阵列发电机。利用压电材料的正压电效应并结合压电本构方程对压电发电机理进行分析,结果表明在高压气体环境下可采用盘型压电片进行气体能量收集,且压电片外圆周需进行机械夹紧固定。设计并制作了一种压电发电阵列实验样机,搭建了实验测试系统。以高压气体为激励源对不同流量、周期及负载条件的改变进行了实验测试。实验结果表明,峰值电压与流量成正比,随着周期的增加峰值电压有小幅度的增长趋势,压电阵列在电学并联的情况下具有最佳的功率输出性能,当周期为0.8 s、流量为200 L/min、压力为0.3 MPa时最佳的输出功率是0.99 mW。 展开更多
关键词 密闭高压 压电阵列 能量转化 输出功率
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基于压电阵列的无波速主动损伤监测方法研究 被引量：1
11
作者 惠德畅 王强 王培伦 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期97-100,共4页
主动技术在结构健康监测研究中有着不可替代的作用。文章研究了基于压电传感阵列的无波速主动结构健康监测方法,给出了单像素点的损伤概率计算方法及在不计算Lamb波波速的情况下对结构进行主动损伤成像、定位的方法。通过实验,对比了利... 主动技术在结构健康监测研究中有着不可替代的作用。文章研究了基于压电传感阵列的无波速主动结构健康监测方法,给出了单像素点的损伤概率计算方法及在不计算Lamb波波速的情况下对结构进行主动损伤成像、定位的方法。通过实验,对比了利用波速标定值的传统方法和无波速监测方法的成像定位效果,发现了无波速主动监测方法能有效提高定位精度,提升成像效果,为基于压电阵列的结构健康监测技术提供了一种新的工业应用方法。 展开更多
关键词 压电阵列 主动结构健康监测技术 损伤概率 无波速 损伤成像定位
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压电阵列径向分布的二维振动能量采集器 被引量：3
12
作者 刘星 王佩红 +1 位作者 张小舟 赵海波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2181-2189,共9页
为了有效采集多个方向的振动能量,本文提出了一种圆柱形的压电阵列径向分布的二维(2D)振动能量采集器。通过将柔性弧形压电阵列径向分布在圆柱体上,该采集器可以收集到二维(2D)平面内任意方向的振动能量。同时,引入了角度带宽来描述采... 为了有效采集多个方向的振动能量,本文提出了一种圆柱形的压电阵列径向分布的二维(2D)振动能量采集器。通过将柔性弧形压电阵列径向分布在圆柱体上,该采集器可以收集到二维(2D)平面内任意方向的振动能量。同时,引入了角度带宽来描述采集器获取二维振动能量的能力。实验结果表明:这种新型结构采集器的角度带宽接近180°;而且,通过把对称位置的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电元件进行反向串联,采集器的最大输出电压可以达到11.6V;当把对称位置的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电元件反向并联时,最大输出功率达到13.5μW。与传统的悬臂式压电振动能量采集器相比,该二维(2D)采集器具有更好的多方向振动能量采集性能。 展开更多
关键词 压电振动能量采集器 二维振动 径向分布的压电阵列 角度带宽
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Mn掺杂Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3单晶微米尺度压电阵列的制备与铁电畴结构研究
13
作者 王巨杉 马金鹏 +7 位作者 赵祥永 陈明珠 王飞飞 王涛 唐艳学 程玮 林迪 罗豪甦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期285-293,共9页
超声探头是高端医学超声诊疗设备的核心元件,由弛豫型铁电单晶制备的新型压电器件可显著提高其性能.由于高阵元密度阵列技术与微机电系统迅速发展,传统切割填充法刀缝过宽,难以降低阵元尺寸,无法提高阵元密度,更不利于高分辨率及高频率... 超声探头是高端医学超声诊疗设备的核心元件,由弛豫型铁电单晶制备的新型压电器件可显著提高其性能.由于高阵元密度阵列技术与微机电系统迅速发展,传统切割填充法刀缝过宽,难以降低阵元尺寸,无法提高阵元密度,更不利于高分辨率及高频率的应用需求.采用紫外光刻-深反应离子刻蚀工艺的微机械制备方法,可以降低缝宽、提升阵列密度.制备了基于新型、高性能弛豫铁电单晶——Mn离子掺杂0.3Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.4Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(Mn-PIMNT)的微米尺度压电阵列.研究了紫外光刻工艺参数、深反应离子刻蚀工艺参数对压电阵列形貌的影响规律,得到了不同沟道深度与不同压电阵元形状的形成机制以及Mn-PIMNT单晶的刻蚀速率与天线功率、偏置功率及刻蚀气体比例之间的关系规律.得到压电阵列阵元尺寸小于10μm,沟槽深度大于20μm,沟槽宽度小于5μm,侧壁角度高于87°.通过压电力显微镜研究了微米尺度压电阵元的铁电畴结构及电场效应调控.与传统切割填充法相比,本文的加工方法不存在刀缝过宽,可确保单晶晶向,促进了高频率压电单晶复合材料、高密度超声换能器阵列以及新型压电微机械系统的发展. 展开更多
关键词 弛豫铁电单晶 压电阵列 深反应离子刻蚀
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压电阵列双相能量收集器的有限元分析模型 被引量：1
14
作者 师阳 李妮 +1 位作者 李勇 杨勇 《电子机械工程》 2021年第2期50-54,共5页
文中基于压电阵列双相能量收集器的压电效应和磁–力–电耦合效应,提出了一种宽频的能量收集结构。该结构可同时俘获环境中广泛存在的机械振动和磁场能量,从而实现低功耗电子设备的自供电。利用有限元软件COMSOL建立了压电阵列双相能量... 文中基于压电阵列双相能量收集器的压电效应和磁–力–电耦合效应,提出了一种宽频的能量收集结构。该结构可同时俘获环境中广泛存在的机械振动和磁场能量,从而实现低功耗电子设备的自供电。利用有限元软件COMSOL建立了压电阵列双相能量收集器的几何模型并进行数值仿真,分析了不同载荷以及组份材料参数对俘能器性能的影响。研究结果表明,压电阵列双相能量收集器能同时有效地收集机械振动和磁场能量,且各单元串联时可提高输出电压幅值、拓宽共振频带。通过调节材料参数,可以灵活调节俘能器的谐振频率,从而获得最佳电能输出。文中的仿真结果为高性能俘能器的设计提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 压电阵列 磁–力–电耦合 能量收集 宽频带
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基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法 被引量：2
15
作者 易际研 钟永腾 +1 位作者 金樟民 邵振宇 《无损检测》 2019年第9期39-43,共5页
针对阀门泄漏故障的问题,提出了基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法.针对阀门曲面结构的特点,在阀体底部布置了两条平行线性传感器阵列.首先,利用平行压电阵列采集阀门泄漏时产生的声发射信号;其次,计算各自阵列协方差及其特征... 针对阀门泄漏故障的问题,提出了基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法.针对阀门曲面结构的特点,在阀体底部布置了两条平行线性传感器阵列.首先,利用平行压电阵列采集阀门泄漏时产生的声发射信号;其次,计算各自阵列协方差及其特征值,通过比较特征值的大小,确定声发射信号源的大致区域,再利用近场多重信号分类算法进行空间谱估计,在子阵列上建立局部坐标,得到与声发射源对应参考阵元的极坐标,即距离和角度;最后,通过坐标变换,将局部坐标轴中的极坐标转换到整体坐标中.通过DN50的闸阀进行了试验,试验结果表明:该方法可以有效地对阀门声发射源进行定位,减小了阀门泄漏故障的误判,可为阀门故障预测提供参考知识. 展开更多
关键词 声发射 阀门泄漏 平行压电阵列 多重信号分类算法 源定位
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基于压电阵列的结构状态探测模块软件开发
16
作者 崔红梅 刘修军 +1 位作者 鲁军 林稳章 《无线互联科技》 2018年第17期38-40,共3页
压电传感器由于线性范围大、响应快、能量转换率高、稳定可靠,在用于结构状态探测上具有明显的优越性。采用压电片阵列对结构的机械振动进行监测,通过测得的结构动态应变信息来反映结构的损伤程度和损伤位置,将结构健康数据及时传输、处... 压电传感器由于线性范围大、响应快、能量转换率高、稳定可靠,在用于结构状态探测上具有明显的优越性。采用压电片阵列对结构的机械振动进行监测,通过测得的结构动态应变信息来反映结构的损伤程度和损伤位置,将结构健康数据及时传输、处理,对结构健康监测具有重要研究意义与实际价值。文章在实现压电阵列探测模块的基础上,通过单片机程序软件开发实现数据通信。 展开更多
关键词 结构状态探测 压电阵列 单片机 串口通信
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基于压电阵列的能量转换发光演示器件
17
作者 李俊 赵富强 +2 位作者 赵华伟 刘铠诚 李季 《科技风》 2021年第21期90-91,共2页
利用正压电效应发电,控制电路供电,光电二极管(LED)组块发光,研制了一种基于机—电—光能量转换发光的演示器件。使用数字示波器和定值电阻(50Ω)探究了发电模块输出电压随单层陶瓷片数及模块层数之间的定量关系。当双手有规律地按压时... 利用正压电效应发电,控制电路供电,光电二极管(LED)组块发光,研制了一种基于机—电—光能量转换发光的演示器件。使用数字示波器和定值电阻(50Ω)探究了发电模块输出电压随单层陶瓷片数及模块层数之间的定量关系。当双手有规律地按压时,单片陶瓷整流前的输出电压峰值(V_(pp))约为15.58V,随着片数的增加,V_(pp)逐渐降低,当片数增加到49片时,单层模块的V_(pp)约为6.95V。将四层发电模块单独整流,并联叠放,压电阵列的V_(pp)约3.22V。当连接50Ω定值电阻负载时,发电模块的输出峰值功率可达0.5mW。演示时,负载连接LED组块(并联200个红光LED),器件可在双手按压下呈现出明显的发光现象。 展开更多
关键词 压电陶瓷阵列 能量转换发光 演示器件
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阵列压电叠堆驱动高速开关阀的设计与仿真分析 被引量：1
18
作者 高强 朱勇 +2 位作者 钱鹏飞 张兵 王杰 《液压与气动》 北大核心 2023年第9期56-62,共7页
针对目前高速开关阀采用PWM控制信号产生诸如高频流量脉动、振动与噪声等问题,基于并联液阻和二级制编码技术设计一种阵列压电叠堆驱动的高速开关阀。阵列压电叠堆的轴向长度呈二进制编码排列,故采用PCM(脉码调制)信号来控制每个压电叠... 针对目前高速开关阀采用PWM控制信号产生诸如高频流量脉动、振动与噪声等问题,基于并联液阻和二级制编码技术设计一种阵列压电叠堆驱动的高速开关阀。阵列压电叠堆的轴向长度呈二进制编码排列,故采用PCM(脉码调制)信号来控制每个压电叠堆的工作状态进而实现阀口开度的离散化调节。其次,基于MATLAB/Simulink建立高速开关阀数学模型,并通过仿真揭示了流量瞬态不确定产生机理。最后,提出一种基于模型的PCM编码控制策略,阶跃跟踪结果表明:流量跟踪无超调,且稳态误差在0.015 L/min以内;正弦跟踪结果表明:当阵列压电叠堆的开启和关闭动态特性不对称时,最大误差增加至0.61 L/min,但平均误差和误差标准差的变化范围仅在0.004 L/min和0.013 L/min以内。 展开更多
关键词 阵列压电叠堆 高速开关阀 二进制编码 流量瞬态不确定性 流量控制策略
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压电分流阵列板复能带结构计算的ES-FEM方法
19
作者 杨兴家 杨会松 王刚 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第1期43-49,共7页
为了提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度,构造一种基于Mindlin假设的边光滑有限元法(ES-FEM)数值模型。以单个原胞为研究对象,采用三角形单元对其进行离散。基于背景单元的各条边,进一步构造相应的光滑域,依托梯度光滑技术(GST)建... 为了提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度,构造一种基于Mindlin假设的边光滑有限元法(ES-FEM)数值模型。以单个原胞为研究对象,采用三角形单元对其进行离散。基于背景单元的各条边,进一步构造相应的光滑域,依托梯度光滑技术(GST)建立光滑应变场。最后通过建立离散系统方程并结合Bloch定理对复能带结构进行求解,并进一步探究电学参量对带隙的影响规律。研究结果表明:ES-FEM方法能够有效提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度;电阻和电感等参数分别对局域共振带隙的衰减峰值和位置有显著影响,而对布拉格带隙则影响较小。 展开更多
关键词 振动与波 压电分流阵列板 边光滑有限元法 梯度光滑技术 复能带结构 带隙调控规律
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基于ScAlN薄膜的高频PMUT阵列的设计与制造
20
作者 塔桂峰 刘建河 +5 位作者 李加东 姚术涛 刘浩杰 苗斌 商文玲 陶金燕 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第4期496-504,共9页
高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像。在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题。设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT... 高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像。在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题。设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT阵列。为了进一步得到阵列最佳的输出性能,降低栅瓣影响,设计了间距为波长的1/2(300μm)的并联六边形阵列,增大了填充因子,降低了阻抗,提高了输出电流。采用SOI晶片作为PMUT的基本结构,设计了微机电系统(MEMS)工艺流程,并完成了晶片制作。通过扫描电子显微镜和聚焦离子束切割确定PMUT的形貌和结构尺寸,并且测得在水中的谐振频率为2.36 MHz。仿真与测试结果表明,测试误差为9.2%,位移灵敏度较好,有望满足非侵入式血管成像应用需求。 展开更多
关键词 高频压电微机械超声换能器阵列(PMUT) ScAlN薄膜 有限元仿真 器件制备 非侵入式血管成像
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