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压电性能计算机测试系统

压电材料是一种能在电能和机械能之间相互转换的功能材料,它在日常生活、工业、科学技术及军事上都有着广泛的应用,因而对其材料参数的测量要求越来越高。目前,常用的测量方法是采用专用阻抗分析仪(如HP4192A),人工控制频率步进直接记录下所测压电振子的阻抗,或者编写软件控制阻抗分析仪的扩展口获取其测量数据,然后比较阻抗值的大小得出压电振子的正反谐振频率,最后计算得出其各参数值。这些都是采用专用阻抗分析仪的方法,但频率步进间距难以控制,导致测量精度无法控制,同时也存在测量耗时长、过程繁琐,测量主观性大和价格昂贵等缺点。本文介绍的压电性能计算机测试系统旨在研制出具有合理性价比,并以压电材料电学参数为主的测试仪来满足日益增长的生产检测需要。1压电陶瓷材料参数及其测量原理压电振子是最基本的压电元件。表征压电效应的主要参数除了介电常数、弹性常数和压电常数外,还有压电元件(最典型的如压电振子)的谐振频率、介电损耗、品质因数和机电耦合系数等。本系统...  (本文共4页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2015年02期
振动与冲击

旋磁激励式圆形压电振子发电机

为满足便携式微功率电子产品及远程传感监测系统实时供电需求、减少废弃电池所致环境污染,微小型压电发电机研究已成研究热点[1-3]。利用压电原理构造的微小型发电机已成功回收多类环境能发电,如振动能量[1-5]、旋转体动能[6-8]及流体能[9-10]等。每种类型发电机均有自身特点及应用领域。旋转式压电发电机主要用于构造各类轴/轴承、汽车轮胎、螺旋桨/风力发电机叶片等旋转体自供电监测系统或微小型风力发电机。旋转式压电发电机主要分三大类:1惯性激励式[6],利用压电振子转动过程中受力方向变化使其弯曲变形,该方法结构简单,仅适用低速(高速、尤其匀高速转动时,因离心力过大而无法产生交替双向变形)、且转动状态骤变会使压电振子因变形过大而损毁;2拨动式[7],利用旋转机构拨动压电振子,高速时产生较大冲击噪音;3撞击式[8],利用旋转坠落的钢球撞击压电振子,该方法仅适用转速较低场合、且存在较大冲击、噪音及可能的撞击损毁。显然,沿旋转体回转方向激励...  (本文共5页) 阅读全文>>

《四川兵工学报》2013年05期
四川兵工学报

复合压电振子非轴对称优化

随着微/纳机电系统(MEMS/NEMS)技术的不断进步,微电子器件的能耗越来越小。无线传感器网络节点以及便携式微电子产品的应用也因此越来越广泛[1]。如今的微/纳机电系统已广泛的应用于包括结构健康监测的分布式传感器节点、医疗的嵌入式或植入式传感器节点、汽车轮胎压力检测系统、无人飞行器以及为家用安全系统等等各个方面[2]。但是低功耗的无线网络节点等微/纳机电系统一直都受到了能量供应不能长时间有效工作的制约。压电材料是一种典型的机电耦合材料。利用纳米级的压电材料氧化锌,华裔科学家王中林进行了纳米自供能系统的研究,并取得了相应成果[3]。将压电元件附着在可产生形变的结构上,当元件运动并发生变形时,压电材料也跟随着变形,由材料自身所具有的正压电效应将输入的机械能部分的转化为电能,而且这部分电能的大小随着结构的变形程度增大而增大。通过适当的后续电路可以将这部分电能提取、存储并利用起来,这就是压电能量回收系统概念的由来[4]。但是现阶段悬臂...  (本文共5页) 阅读全文>>

《起重运输机械》2010年02期
起重运输机械

基于ANSYS的圆形压电振子的仿真分析与研究

目前世界上许多国家(如日本、美国、荷兰、瑞典、瑞士、英国、德国、新加坡、以色列等)都在进行主动阀压电泵的研制开发工作,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校2004年研制了主动阀压电泵[1-2]。该泵由1个直径13mm、长20mm的压电叠堆和2个压电单晶片盘式主动阀构成。压电叠堆带动其末端连接的隔膜上下振动,形成可变容积的腔体,便于流体传送。2000年,日本SeikoInstruments公司的Jun Shinohara和Masayuki Suda等人研制了基于压电片的常闭主动阀压电泵[3],该泵由硅底板、耐热玻璃底板、进出水管以及压电陶瓷片构成。硅底板上有3个硅膜,2个面积较小的用来作阀膜,另一个面积较大的作为泵膜驱动流体。东京科技大学Yosida和Watanabe等人在2005年研制了压电叠堆驱动式主动阀压电泵[4],该压电泵由泵体和阀体2部分组成。泵体的驱动器采用压电叠堆驱动器,阀体的阀芯由1个一端带有质量块的压电叠堆驱动。国内在这...  (本文共5页) 阅读全文>>

《科学技术与工程》2010年28期
科学技术与工程

复合压电振子的ANSYS模态分析

把一片压电陶瓷薄片和一片金属薄片胶合在一起,构成复合压电振子,陶瓷片施加电压激励,复合压电振子中一片伸张时,另一片则缩短,使复合压电振子产生弯曲变形。为改善换能器的机械性能和机电耦合,以及结构安装方便等方面,使金属片的直径略大于陶瓷片直径。以便于支撑安装。金属与陶瓷之间的胶合,采用低温环氧树脂。由于压电陶瓷片的边界条件和应力状况比较复杂,利用传统实验手段对其研究不仅耗时费力,而且其结果具有很强的局部性[1]。因此利用计算机仿真技术对复合压电阵子进行研究具有较好的理论与实际意义.ANSYS在处理压电耦合场这方面有很强的处理能力,可以大大简化建模和计算,其强大的后处理功能更是让研究者能够很直观地获得数据结果和模拟图像。1ANSYS用于复合压电振子的分析方法有限元软件ANSYS融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体,特别是它的多物理场模块可以分析解决多学科问题,在工程领域应用广泛,其计算结果已经成为各类工业产品设计和性能分析的可...  (本文共4页) 阅读全文>>

《光学精密工程》2008年01期
光学精密工程

双作用压电泵绝缘压电振子

1引言近年来,在流体驱动系统中应用压电驱动技术的压电泵引起国内外有关研究人员的关注。由于压电泵具有结构紧凑、无电磁干扰、响应特性快、可以实现精密输送等特点,在微小型流体驱动装置、生物技术方面的微流体输送、医疗药液的输送等方面具有较好的应用前景。压电双晶片振子是压电泵的驱动部件,在压电泵工作时通过压电双晶片的弯曲变形,形成泵腔体积的变化,使流体形成定向流动。因此,压电振子弯曲变形能力是直接影响容积式压电泵输出性能的关键。由于压电陶瓷本身硬且脆,所产生的位移或力很小,因而压电陶瓷本身不能作为压电振子直接使用,通常把压电陶瓷与某种金属弹性材料黏接在一起共同构成振动体,称其为复合压电振子[1-2]。一般压电泵的驱动元件主要采用黏贴式圆形复合压电振子[3-4]。压电泵工作时,通过压电振子两根输出导线施加正弦驱动电压,使其产生弯曲变形。两根输出导线均位于压电振子黏贴压电陶瓷一侧,其中,一根焊接在压电陶瓷上,另一根焊接在金属基板(薄铜片)上;...  (本文共5页) 阅读全文>>