液固耦合下压电陶瓷晶片的声学分析

压电晶体是压电传感器的核心部件,其受到电压激励后会发生振动。压电陶瓷晶片的在水中振动会引起介质的振动,但是目前关于压电晶体的振动模型大多仅考虑了固体晶片,对于液体的影响研究较少。本文采用ANSYS有限元方法建立了液固耦合模型,分析了压电晶体在水中振动过程中的声学特性。结果表明,压电晶体声压分布大致为锥形,靠近晶片处的声压最强,由于衰减,远离晶片时声压逐渐减弱,且声压在晶片的两边大致成对称分布。同时,晶片振动时,其在厚度方向的振动能量大且比较集中,在径向振动方向振动能量较小,因而得到水介质结构内部晶片在压电晶片的厚度方向分布较强而径向方向分布较弱的特点。     

超声诊断仪的入门理论

医学超声诊断是建立在医学超声工程技术发展的基础上,由于低强度超声对人体组织不产生损伤,使超声图像诊断成为医学图像诊断的首选技术。现代医学超声诊断仪已是最新医学超声基础理论研究、大型压电材料和超声换能器研制、计算机处理、声成像技术与信息传输技术相结合的产物。本文主要对超声诊断仪的工作原理、种类、基本结构以及它的主要参数做一个概述。     

能量采集整流电路的整流效果对比

在能量采集领域中,利用压电材料作为能量源是一种常用能量采集方法。压电式振动采集装置在振动过程中,输出的交流电电压相对较高、但电流却很小,能量很弱,不可直接驱动电子负载。有很多学者针对能量采集电路中的重要模块——整流模块做了研究,文章列举了常见整流电路,其中包括:单相半波整流电路、单相桥式整流电路、标准能量采集电路、抽头式全波整流电路、MOS管整流电路、倍压整流电路、同步开关电感电路,对比各种电路的整流效果,阐明整流电路的优点和不足。     

超声焊接

1950年发现超声也可以用来焊接。超声焊接在近几年来又有所发展。超声焊接的装置、原理,与超声加工大体相同,不同的是:换能器、聚能器的轴线顺水平方向放置,以焊头代替工具头(图1)。例如在点焊的时候,开动超声点焊机,它的换能器就发生超声振动,接着超声传到焊头。同时,在焊头上加     

HIFU技术中聚焦超声换能器的研究

采用高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是近年来众多学者研究的领域,如何增强超声波束在病变区域的辐照能量从而提高治疗效率是一个很关键的问题。文章基于目前常用的聚焦换能器,归纳介绍了当前关于聚焦换能器的研究成果和进展,研究对比了新型换能器的聚焦特性,提出了新的思路和方案。     

相控阵超声换能器的谐振频率匹配研究

利用压电陶瓷换能器等效成LC电路的方法,推导出发出最大能量时的谐振频率。通过改变电路的参数值可得到不同的频率值,结果表明电路等效法是高效的方法。     

基于振动-压电原理的能量转换器机械设计和理论研究

本研究基于振动-压电原理,对应用于旋转运动的储能器进行了分析和设计。该系统由涂敷了压电涂层以及装载有质量块的悬臂梁组成,整个系统绕着杆轴转动。当杆轴转动时,质量块的重力作用会引起悬臂梁的机械振动,从而产生振动能。继而压电涂层作为能量转换器可以将产生的机械能转换成电能。通过弹性结构的运动方程以及压电转换器的电学特性可以得到输出电能的数学表达式。然后进一步获得了电阻负载的最优化结果以及最大输出功率,并通过PVDF和PZT两种转换器进行了实验验证。结果显示当采用尺寸为50 mm×38 mm×0.1 mm的PZT压电材料时,可以在140 rad/s转速下得到6.5 m W的最大输出电压。     

一种用于水环境电控工具的振动能量采集器设计

本文设计了一种用于水环境电控工具的供能的涡激振动能量收集装置。该器件主要包括钝体和压电悬臂梁,流体绕流钝体产生涡街的交替脱落引起梁发生振动,通过压电效应将振动能量转为电能。通过对能量采集效果的初步研究,得出了较高的电压输出特性,表明该装置为电控工具供电的可行性。     

旋转式超声波加工边幅杆的动态分析及机床设计

超声波技术是从20世纪才逐步发展起来的一种特种加工方法,超声波加工是给工具施加超声振动进行加工工具的特种加工方法。组成超声波加工系统的有超声波发生器、换能器、传振杆、变幅杆、等器件。超声波发生器功能是把电信号变成电振荡信号来达到加工要求;换能器是把电振荡信号变成成机械振动来加工工件;边幅杆是把换能器的振动变大或者速度变大用于加工。     

微型压电振动能量采集器的电路设计与测试

本文探讨了一种压电MEMS振动能量采集器,研究了其加工工艺,设计了基于微型电源管理芯片的能量管理电路,并对器件的输出电容充电性能进行了实验研究。实验结果表明了这种器件在低频环境下应用的可行性。     

一种用于水质监测器件供能的压电能量采集器研究

本文以压电材料作为核心元件,研究一种两自由度悬臂梁新型结构的压电能量采集器,通过搭建实验测试平台进行输出性能测试,为以后水环境监测无线传感网络节点供能提供基础。     

超声压电换能器灵敏度特性研究

超声换能器是超声检测系统中的重要组成部分,超声换能器的性能对超声检测的结果有着重要的影响。为了保证检测结果的一致性和可靠性,在检测前对超声换能器的特性进行测量是必要的。在超声换能器的众多特性参数中,灵敏度特性是一个重要的特性参数。本文介绍了校准换能器灵敏度特性的一种新的方法——脉冲回波法。该方法避免了传统灵敏度校准的诸多不便,因此本方法具有简单、易行的特点。     

斜拉索自供电MR阻尼器减振系统研究

斜拉桥作为一种新型桥型,以其经济性与显著美学特性得到了快速发展。斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件之一,因其柔性大、质量小以及结构阻尼低等特点,极易发生大幅振动。为此,本文总结回顾了斜拉索现有减振措施,详细介绍了基于直线式电磁振动能量回收技术、旋转式电磁振动能量回收技术与压电能量回收技术的自供电MR阻尼器减振系统,有望为斜拉索减振提供新技术与方法参考。     

水声换能器在水下探测应用中的发展

水声换能器是利用声波对水下目标进行探测、识别以及定位或者进行水下通信和发报的主要工具。用来发射声波的换能器称为发射器。当换能器处于发射状态时,将电能转换成机械能,再转换成声能。目前利用压电材料设计的常规换能器阵元,尤其是低频换能器,由于其结构上的特点,使得体积与重量庞大,不仅使制造、使用与维修成本提高,而且对平台提出了特殊要求,并限制了组阵的规模和形式,从而约束了战术与技术指标。如何解决声基阵的组阵规模与组阵形式问题,如何将低频、高频声纳基阵的结构设计统一起来,并在新阵元结构的基础上,通过组合大规模共形基阵,提高声纳基阵的各项技术指标,无疑是发挥平台与水中兵器作战性能,提高我军水下作战能力的迫切需要。     

考虑表面效应的压电纳米板的振动研究

采用一阶剪切变形的Mindlin板理论研究了考虑表面效应的压电纳米板的振动问题。表面效应包括表面弹性、表面应力和表面的压电效应。基于此理论模型建立了考虑表面效应和压电效应的纳米板的修正模型,并建立了相应的控制方程。研究了四边简支压电纳米板的振动行为,并推导出了相应的频率特征方程。研究了表面效应、压电效应和剪切变形对振动频率的影响。     

压电材料的发展与展望

总括了压电材料的发展历程及现今的研究发展方向,简单介绍了各类压电陶瓷的特性及应用领域。详细介绍弛豫铁电单晶体、高居里温度压电陶瓷、压电复合材料,三元及多元系压电陶瓷以及无铅压电陶瓷的发展前景。     

压电传感器在风电发电机振动测试中的应用研究

风力发电机组一般安装在海边、山头、沙漠等风力比较集中区域,因此风力发电机组往往所处地区自然条件复杂,受到外部风雨的影响会产生激励振动,同时,风力发电机组由于本身电机转动也会产生振动,还有固有振动,这些振动,影响风力发电机的安全运行。因此,对风力发电机组运行时的振动状态进行监控,十分重要。文章重点对对风力发电机电机振动进行研究,然后对风力发电机振动主要相关部分进行分析,如叶片、偏航系统振动进行分析。根据分析结果,布置用于监测风力发电机振动的压电传感器,针对压电传感器检测结果,设计出减振系统。     

基于负载阻抗激励的换能器串联调谐匹配设计

声换能器是由电子振荡器产生电信号激发换能器产生机械振动,将声能转变为电能的传感器件。换能器的串联调谐匹配设计是实现换能器频谱分析、数据记录或信号源产生的关键技术。提出一种基于负载阻抗宽带激励的换能器串联调谐匹配设计方法,系统方案设计包括通用的数据采集系统、声学基阵、收发转换和功率放大器以及模拟信号预处理机,声学基阵由4个换能器并联组成,实现电声、声电转换,当一个电信号送到基阵两端,基阵根据电信号振荡产生相应的声信号,通过DSP控制D/A转换器进行数/模转换,输出多路回波信号到功率放大器,引入阻抗匹配与功率激励方案,提高换能器回波微弱差异信息的能量增益,去除检测仪电路中耦合噪声,提高测定目标的方位能力。实验结果表明,该系统设计方案提高换能器回波微弱差异信息的能量增益,避免了换能器接收信号产生调谐失真,有效实现对水声信号的采集和回波接收。     

一种具有巨大压电响应的有机一无机钙钛矿铁电体

东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者在分子铁电、压电材料领域的重要研究进展发表于《科学》。具有压电性的材料也就被称作为压电材料．压电性就是材料在受挤压或拉伸时可以产生电．或在材料两段施加电压后材料伸长或缩短的特性。研究团队从提升铁电极轴数量入手、利用相变前后对称性的巨大变化．发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的优势．在压电性能上也达到了传统压电陶瓷的水平。     

一种具有巨大压电响应的有机一无机钙钛矿铁电体

东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者在分子铁电、压电材料领域的重要研究进展发表于《科学》。具有压电性的材料也就被称作为压电材料．压电性就是材料在受挤压或拉伸时可以产生电．或在材料两段施加电压后材料伸长或缩短的特性。研究团队从提升铁电极轴数量入手、利用相变前后对称性的巨大变化．发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的优势．在压电性能上也达到了传统压电陶瓷的水平。