一种多波束接收阵的分析与设计

提出了一种用于接收的多波束半球阵的设计方法.基阵由均匀布放在半球圆周上的5个半波阵子压电换能器组成,阵元间采用“接力”式的工作方式,形成5个并行波束,实现波束对半空间的全向覆盖,并可实现对目标方位的粗略估计.制作出换能器及基阵硬件,通过水池实验验证了该方法的有效性.     

某型引信压电陶瓷加速老化试验

压电陶瓷作为压电引信的关键元件,其贮存可靠性至关重要。为研究贮存对压电陶瓷性能变化的影响,进行了历时176天的某型引信用压电陶瓷加速老化试验。根据试验结果研究了陶瓷的压电参数随试验条件和老化时间变化的规律,探索了压电陶瓷的贮存可靠性和可靠贮存寿命。     

石墨烯电声换能器的设计与对比

为了使石墨烯电声换能器获得最优性能，主要针对石墨烯热致发声器件和静电式发声器件进行了发声机理研究，通过理论建模和分析，得到了薄膜尺寸、厚度以及应力等结构参数对两种电声换能器的频率响应特性的影响规律。通过微纳加工制造方法设计和制备了一批不同结构参数下的电声换能器，并对这些器件进行了性能测试和对比分析，结果表明：薄膜厚度对热致电声换能器发声声压影响显著，即薄膜越薄，该电声换能器的发声声压越大；薄膜半径、厚度和应力对静电式电声换能器的频带影响较大，即薄膜半径越大，厚度越薄，应力越小，该电声换能器频带越宽。以上研究为优化选取石墨烯电声换能器的类型，优化设计结构参数，提升器件发声性能奠定了基础。     

高频地波雷达舰船目标检测性能与工作频率的关系

目前,用于探测海面和空中目标的高频地波雷达主要根据外部噪声电平来选择工作频率,这对于舰船目标检测而言是不合理的,因为舰船目标的检测性能取决于回波信杂比。针对这个问题,根据地波雷达方程分析了影响目标回波信杂比且与工作频率有关的因素,建立了舰船目标检测性能仿真模型,通过数值仿真研究了回波信杂比与工作频率之间的关系。结果表明:回波信杂比主要取决于目标散射截面,根据目标散射截面随工作频率的变化关系选择工作频率即可获得较好的检测性能。     

压电-正交基体复合半圆柱的界面端部开裂问题研究

建立了半圆柱形压电-正交基体复合材料界面端部开裂问题的力学模型,其中压电层为锆钛酸铅铁电陶瓷,基体为正交异性聚乙烯复合材料。综合利用位错模拟法、格林函数法和奇异积分方程法,对裂纹问题进行了理论分析。通过对应力强度因子进行数值求解和讨论,揭示了几何、物理参数对断裂行为的影响规律。从界面端部止裂的角度出发,找到了压电复合半圆柱的2种优化设计形式:一种是将"较软的内部基体"和"较硬的外部压电层"相结合;另一种是采用正交各向异性介电材料作为基体。另外,数值计算还表明:与剪切模量变化对应力强度因子的影响相比,压电系数和介电系数变化的影响至少要小2个数量级,因此后面二者对结构防断裂优化设计没有显著的实际意义。     

压电陶瓷控制元件的机电特性研究

分析了压电陶瓷的机电特性 ,建立了压电方程 ,并在此基础上研究了压电陶瓷的驱动技术。揭示了压电陶瓷作控制元件在智能结构中的工作原理     

一种新型的超声换能器驱动与回波检测电路设计

通过对超声换能器的工作原理分析,设计了一种新型的超声换能器驱动与回波检测电路。驱动电路由功率放大器、脉冲变压器及一定的补偿电路组成;回波检测电路由前置放大器、带通滤波器和自动电平控制电路组成。试验结果显示,此电路性能良好,能明显提高超声换能器的测距范围。     

Spherical-cymbal换能器静水压性能研究

对Spherical-cymbal换能器的静水压性能进行了研究。采用有限元法计算了该换能器在静水压下的米塞斯等效应力,找出了其所能承受的极限静水压。研究了金属端帽几何尺寸及端帽材料对Spherical-cymbal换能器耐压极限的影响,结果表明,空腔深度、端帽厚度及端帽材料对该换能器耐压性能影响显著;对比研究表明,参考尺寸下的Spherical-cymbal换能器比传统Cymbal换能器具有更高的耐压极限。     

电活性聚合物换能器及其在声学和振动控制领域的应用进展

为探索电活性聚合物(EAP)换能器在声学与振动控制领域应用的可能性,首先对EAP换能器的分类、材料种类和设计技术进行了综述,并对其性能进行了分析比较;然后,详细介绍了EA P换能器在声学和振动控制中的最新应用进展,为研究人员开发新型技术及其应用提供指导.文献分析表明:该技术已取得里程碑式进展并有望在声学和振动控制等领域...     

非线性压电振动能量俘获行为建模及其不同参数影响机理研究

如何利用非线性特性来改善压电振动能量捕获性能是工程实际中需要解决的一个问题,为此建立了非线性压电振动能量捕获行为的数学模型,利用定积分法推导了该模型的数值计算方法,并针对不同参数对非线性压电振子输出电能的影响特性进行了数值仿真,结果表明:减小非线性阻尼、增大非线性压电耦合系数均有利于提高非线性压电振动能量俘获的性能;减小非线性刚度能提高低频振动能量俘获的输出,但减小了共振带宽。     

基于非局部理论的黏弹性基体中压电纳米梁热-机电振动特性

基于非局部Euler梁理论和Hamilton原理建立黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性分析模型。综合考虑非局部效应、压电效应、温度场、电场等复杂因素影响,推导出黏弹性基体中压电纳米梁振动特性分析的振动控制方程,并利用分布参数传递函数方法求解出一般边界条件下压电纳米梁的固有频率及相应振型。以锆钛酸铅压电陶瓷-4材料制成的某压电纳米梁为例,给出了四种典型边界条件下该压电纳米梁的前四阶固有频率,并系统分析了非局部效应、外部电压、温度载荷、黏弹性基体等因素对压电纳米梁热-机电振动特性的影响规律。分析结果表明:所建立的振动特性分析模型及其求解方法在分析黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性问题中准确有效。     

印刷对数周期天线设计与分析

针对对数周期天线在结构设计、软件仿真和实际制作中存在的差异，着重从介质基板材料的选择和结构仿真的方法等方面进行了对比和择优选择。文中采用TB-73材料制作了印刷对数周期天线，通过实际测量得出天线的工作频率为700MHz-2．7GHz，平均增益大于9dB，在700MHz-2GHz的驻波比小于1．5。同时对天线使用有机玻璃加罩和馈电结构进行了测试分析。结果表明，加罩后天线谐振频率降低，工作频率为660MHz-2．5GHz；馈电结构改变后低频端驻波比大于2，高频端驻波比降低到1．5以下，对对数周期天线的设计具有一定的指导性意义。     

基于铽镝铁换能器的全保偏光纤磁场传感系统

制作了铽镝铁保偏光纤换能器,建立了全保偏马赫—曾德尔光纤干涉仪系统,采用工作点控制方法解调信号,实现了光纤磁场传感。该全保偏光纤干涉系统结构简单、抗干扰,有效解决了偏振不稳定问题。实验检测了系统对磁场幅度变化的响应特性,最小可测交流磁场信号为3×10-10T。     

压电驱动器动态特性试验研究

为掌握压电驱动器在复杂力-电工作场中的动态特性,在压电驱动器位移动态测试台架上,对试制的压电驱动器在不同电场(限流电阻、驱动电压)和机械载荷(预紧力)下的输出位移特性、响应特性、输出力特性进行了试验研究。结果表明:试制的压电驱动器输出响应迅速,受限流电阻、预紧力和驱动电压的影响非常小,其频率响应可以达到2 kHz;驱动电压对压电驱动器最大位移输出和稳态位移影响最大,驱动电压升高,输出位移基本呈线性增加;随着限流电阻增加,压电驱动器最大输出位移减小,适当增加限流电阻和预紧力能够抑制位移波动;该压电驱动器在140 V驱动电压、2.2Ω限流电阻的情况下最大位移可达54μm,输出力大于840 N,能够满足压电喷油器球阀升程和球阀抬起力的要求。     

基于PVDF压电传感器的智能外骨骼的研究

针对目前外骨骼助力过程中的运动识别问题,提出了一种在运动过程采集上肢控制肌群的压电信息的采集方法,实时获取运动状态下控制肌群的压电信息,提高人机感知交互的能力,该采集方法能够有效采集和监测人体运动时控制肌群的压电信息。制作了基于PVDF的上肢控制肌群压电信息采集传感器,从实验过程中采集到的压电信号表明:该系统能够通过采集上肢在运动过程中的压电信号来识别上肢的运动意图,从而证明该控制肌群压电信息采集的原理、结构和计算方法是正确的。     

电磁超声换能器仿真分析与优化设计

利用对称性简化永磁体的有限元建模,建立了用于激发Lamb波的电磁超声换能器的三维模型,同时考虑高频情况下的集肤效应造成的计算困难,得出了多根电流产生涡流场的解析解,并结合均匀性设计实验,得到了电磁超声换能器参数对涡流强度和电磁场强度的影响规律。     

基于Maxwell迟滞机理的压电驱动器非线性动态建模研究

为了描述压电驱动器迟滞非线性动态特性,首先基于Maxwell迟滞机理,利用Matlab/SIMULINK建立了压电驱动器的迟滞非线性动力学模型;然后,根据压电驱动器工作机理,把压电驱动器机电耦合动力学系统分为等效电气子系统、机械子系统以及非线性迟滞子系统,利用试验的方法获取了Maxwell迟滞模型的参数,并建立了非线性迟滞子系统的输入电压与电荷之间的Maxwell迟滞模型;最后,耦合电气子系统、机械子系统建立了完整的压电驱动器迟滞非线性动态模型。模型计算结果与试验结果的对比表明:该模型误差在5%以内,能够实时准确跟踪驱动器的动态特性。     

含压电片梁的振动控制

借助阶梯函数，建立了含有任意分布的用作执行器的压电片的梁横向振动方程，并利用模态法，进行了梁的振动控制研究。仿真结果表明，无论对自由振动还是受迫振动，控制效果都十分明显。     

PVDF材料制作水压接收器研究

研究了PVDF压电薄膜的压电特性,并对由该材料制成的简易水压接收器进行了实验研究.大量的实验结果表明,应用PVDF材料制作水压传感器,不仅具有很好的接收水压信号的能力,而且其许多其他特性都优于现已使用的压电传感器特性,特别是耐冲击和抗腐蚀性能尤为突出,因此具有很好的应用前景.     

超声阵列障碍探测技术及其在无人车辆中的应用

设计了适合安装在汽车前保险杆的超声障碍检测系统.提出了一种新颖的混合型超声波换能器阵列、基于换能器阵列合成孔径和超声波脉冲编码的障碍检测算法,以区分回波信号是否含有危险信息.理论计算与实验结果表明,该系统可检测到直径15mm的平板目标,其有效测量距离为0.2～25m,并可实现多目标定位.