2017, 39(1):1-4. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.001
摘要:介绍了一种新型的阻抗负载型无线无源传感器,该传感器由声表面波器件与作为负载的外接传感器构成,采用声表面波器件进行信号传输。在工作时,外接传感器阻抗值的变化使声表面波器件反射回波特性也得到改变,通过检测该回波特性的变化,实现无线无源传感。基于耦合模模型的分析方法,得出了其级联P矩阵形式。针对电阻型和电容型两种不同类型的负载,分别对传感器进行了仿真分析和实际测试。试验结果表明,当电容型传感器作为负载时,可以以相位作为探测基准。
2017, 39(1):5-10. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.002
摘要:传统声表面波式小波变换处理器存在衍射问题。该文通过改变叉指换能器结构的方法解决衍射问题,即输入换能器存在衍射问题区域的指条采用宽度加权;不存在衍射问题的区域结构不变。推导了实现新结构无衍射问题的声表面波式小波变换处理器的函数关系。在压电基片材料X112°YLiTaO3上设计和制作了尺度2-1和2-2两种声表面波式小波变换处理器样品。通过数值计算和测量,论证了新结构声表面波式小波变换处理器不存在衍射问题。
2017, 39(1):11-14. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.003
摘要:固体装配型薄膜体声波谐振器(FBAR)机械强度好,尺寸小,可在硅片上三维立体集成,灵敏度大,在未来的通信设备制作高带通滤波器和物联网传感器中展现出广泛的应用前景。通过射频磁控溅射系统制备了以掺镁ZnO(MgxZn1-xO)作为压电层的固体装配型薄膜体声波谐振器,研究了掺镁ZnO对薄膜体声波谐振器谐振性能的影响。利用场发射扫描电镜(FESEM)对FBAR的结构进行了微观表征。比较了不同掺镁ZnO靶材对于晶向和谐振性能的影响。通过优化条件,制备出了性能优越的FBAR,其谐振频率在1.8~2.4 GHz,品质因数(Q)可达800,回波损耗可达-30 dB。
2017, 39(1):15-18. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.004
摘要:该文介绍了同轴线型低通滤波器的设计原理与方法,并以结构二,即同轴线内导体外直径统一,外导体内直径呈阶梯变换实现了截止频率为4 GHz的同轴线型低通滤波器。结构二相比于结构一,即外导体内直径统一,内导体外直径呈阶梯变化的优势是其设计简单,体积较小且性能更好。测试结果表明,所制作的同轴低通滤波器有良好的性能指标,在整个通带内插入损耗小于0.4 dB,回波损耗大于15 dB,在通带外6 GHz处的抑制约为36 dB,整体满足了设计要求。
2017, 39(1):19-22. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.005
摘要:针对生物医学工程对微/纳操作手的需求,提出了一种能够实现对微小细胞进行多重操作的微操作台。该平台由三自由度精密定位仪、负压驱动部件(V型直线超声电机、注射器和硅胶软管)和玻璃基纳米通孔构成。定位仪的定位精度为1 μm,操作简便,定位效率高。利用负压驱动部件的V型直线超声电机产生吸附力,可以精确地吸附并控制特定的生物细胞。玻璃基纳米通孔的外径小于50 μm,可以操作更微小的生物细胞。该操作台首次采用自主设计制造的V型直线超声电机和玻璃基纳米通孔作为关键部件。生物细胞操作实验表明,此操作台最终实现了对生物细胞的定位、吸附、释放和移动等操作,所操作的细胞大小在20 μm以内。
2017, 39(1):23-26. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.006
摘要:传统换能器材料——PZT95/5铁电陶瓷中的铅元素对环境污染大,且其电致应变(S)和压电系数(d33)较小,因此限制了换能器的输出功率。该文从保护环境和优化换能器性能的角度出发,研制出位于准同型相界处的无铅铁电陶瓷0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3(BNT-7BT),测试了其晶体结构和介电温谱曲线,并得到了温度对该陶瓷电滞回线及电致应变曲线的影响。实验结果表明,钙钛矿结构的无铅铁电陶瓷BNT7BT在152 ℃处发生铁电→反铁电相变,且其具有较大的电致应变量(室温下S≈2.92‰)和较高的压电系数 (d33=152 pC/N)。
2017, 39(1):27-31. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.007
摘要:为了解决现有吸声材料对低频噪声衰减弱及吸收差的现状,该文提出了一种镶嵌薄膜共振型材料结构。其中镶嵌到条形薄膜上的结构单元作为拍动体,此时结构单元与背衬薄膜之间存在一定耦合作用,使行波在两部分间的局域共振作用削弱或存在很少反射。通过有限元仿真分析得到吸收峰值下的模态振型,进一步证明了材料的吸声机理。实验表明,该结构对100~1 000 Hz内的声波具有很好的吸收效果,单层材料结构随着空腔距离的增大,吸收峰提前,而峰值基本不变。两层材料结构的吸声效果远大于单层材料结构,这解决了低频噪声问题。
2017, 39(1):32-35. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.008
摘要:采用传统固相反应法制备了掺杂CeO2的0.97(K0.5Na0.5)NbO3-0.03Bi(Zn2/3Nb1/3)O3-1.0%CeO2(0.97KNN-0.03BZN-1.0CeO2)无铅铁电陶瓷,研究了不同烧结温度(1 120 ℃、1 130 ℃、1 140 ℃)对陶瓷样品相组成、显微结构及介电、铁电性能的影响。研究结果表明,随烧结温度的升高,0.97KNN0.03BZN-1.0CeO2陶瓷的致密度得到提高;陶瓷样品为纯钙钛矿结构;1 130 ℃烧结的0.97KNN0.03BZN1.0CeO2陶瓷样品表现出显著的弛豫特性,介电损耗低于3%;升高烧结温度能有效减小0.97KNN0.03BZN-1.0CeO2陶瓷的漏电流。
2017, 39(1):36-39. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.009
摘要:采用熔盐法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3(BCZT)无铅压电陶瓷。研究了熔盐法制备的工艺参数包括预烧温度和熔盐比例。通过X线衍射(XRD)、电镜扫描电子显微镜(SEM)等分析了不同工艺参数对该陶瓷物相结构、微观面貌和电学性能的影响。结果表明,在预烧温度为900 ℃,反应物与熔盐的质量比(熔盐比)为1∶1时,陶瓷样品可获得最佳综合电学性能:剩余极化强度为10.8 μC/cm2,压电常数为366 pC/N。
张东岳 , , 王伟国, 张振东, 李博, 陈健
2017, 39(1):40-43. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.010
摘要:由于压电陶瓷具有迟滞效应,为了更好地控制压电偏摆台,减少迟滞效应对控制系统的影响,首先通过坐标变换对偏摆台建立了PrandtlIshlinskii(PI)迟滞模型,然后求解其逆模型,并设计前馈控制器,使输入、输出角度间具有较好的线性关系。最后在此基础上进行比例积分微分(PID)反馈控制,构成复合控制系统,大幅度提高了定位精度。实验结果表明,最大定位误差为2.2 μrad,具有良好的控制效果。
2017, 39(1):44-47. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.011
摘要:该文针对密闭金属结构内、外高可靠性通信方法等关键技术进行了理论与实验研究,提出了过金属壁双向信号可靠性数据传输方法,分别为由外向内的数字幅度调制数据传输和由内向外基于阻抗调制式的数据传输方式。同时研究了基于随机共振原理的微弱信号增强传输方法,提高了噪声背景下过金属壁数字信号传输的可靠性。构建了密闭金属结构内部状态监测的实验平台,对数据传输进行实验测试,验证了密闭金属容器内部温度传感器的数据传输特性,最后实现了4.8 kbit/s的数据传输速率,表明了该系统方案具有实际工程应用价值。
刘浪, 谭宇, 秦超, 王文君, 姚宗影, 陈宏伟, 张继华, 杨传仁
2017, 39(1):52-55. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.013
摘要:在蓝宝石基片上使用BaxSr1-xTiO3(BST)铁电薄膜电容作为可调元件制作出一种五阶梳状线可调带通滤波器。通过对BST平行板电容的材料特性(介电常数、损耗和可调率)的提取,其中40 V偏压下的可调率为43.1%,将这些特性运用于可调滤波器的制作。初步的实验结果分析表明,在20 V直流偏置电压作用下,滤波器的中心频率从1.19 GHz变化到1.31 GHz(可调率为10.1%),带内插入损耗为13.5~13.7 dB,回波损耗低于12 dB。
2017, 39(1):56-59. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.014
摘要:针对环境振动源振动方向的多方向性特点,提出了一种万向压电换能器,其可实现对不同方向振动的敏感。基于ANSYS软件建立了万向压电换能器的有限元仿真模型并进行了仿真分析。通过对万向压电换能器的发电性能仿真发现,换能器输出电压随着压电片的厚度和长度的增加,都存在一个最大输出电压值;随着弹性基片长度的增加,换能器的输出电压单调递增。通过对万向压电换能器的多方向发电仿真发现,在x、y、z方向上施外力,该换能器的输出电压分别为17.9 V、15.5 V、7.2 V。
2017, 39(1):60-62. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.015
摘要:针对目前能源化工领域压力监测需求,结合光纤双光栅感知原理,设计开发出一种满足实际工程应用的光纤光栅压力传感器。采用波纹管与悬臂梁相结合的传感结构,解决了温度对压力测量的交叉敏感问题,并通过详细的理论及标定试验分析了传感器的传感特性。实验结果表明,该传感器具有温度自补偿、线性度和重复性好、精度较高等优点,特别适合于石油、煤炭、化工等易燃、易爆环境的压力监测,具有良好的应用前景。
2017, 39(1):63-66. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.016
摘要:Li2ZnTi3O8(LZT)陶瓷具有很好的微波介电性能,但其烧结温度较高(1 150 ℃),与低温共烧陶瓷(LTCC)工艺不兼容。该文通过掺杂低熔Li2OB2O3SiO2CaOAl2O3(LBSCA)玻璃来降低Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结温度,并详细研究了LBSCA掺杂量对材料体系物相结构、微观形貌、致密化程度及微波介电性能的综合影响。研究结果发现,当LBSCA的质量分数为1.5%,并在900 ℃低温烧结时可表现出优异的微波介电性能,即相对介电常数εr=23,品质因数与频率的乘积Q×f=39 762,密度ρ=3.59 g/cm3,频率温度系数τf=-13.75×10-6/℃,能很好地应用于LTCC技术领域。
2017, 39(1):67-71. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.017
摘要:为了保证火箭贮箱结构在存储过程中的完整性,需要开发适用于低温环境的贮箱结构在役结构健康监测传感器系统。该文进行了一系列低温测试试验。首先,利用长期监测试验考察了长期处于低温环境下的压电晶片传感器和粘接剂的性能退化情况,以表征其低温耐久性;然后,利用低温/常温剪切强度试验测试了不同种类粘接剂在贮箱结构使用环境下的抗高应变性能;最后,通过不同温度(室温~ -180 ℃)下的Lamb信号收发试验评估了不同传感器系统的低温工作性能。实验结果表明,选用的粘接剂在低温下的力学性能和耐久性较好,压电晶片传感器在低温下耐久性良好。该文设计的传感器系统可用于火箭贮箱结构低温监测。
许斌 , , 郭雪怡, 陈洪兵
2017, 39(1):72-76. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.018
摘要:南方山区高湿低温严酷环境易导致冰灾,风机叶片覆冰会导致发电效率降低甚至停机,因此发展高效可靠的风机叶片覆冰监测技术对防冰、除冰具有重要意义。该文提出了一种基于压电陶瓷应力波测量的风机叶片覆冰主动监测方法。开展叶片模型进行模拟覆冰试验,在叶片表面布置伸缩型和剪切型两种压电陶瓷片,根据波动法原理对驱动器输入正弦扫频电压信号作为激励,记录不同传感器在不同结冰厚度下的响应信号,并对测量信号进行小波包能量分析。结果表明,同一压电陶瓷片接收信号的小波包能量与结冰厚度存在明显关系。
2017, 39(1):77-80. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.019
摘要:研究了在NiZn铁氧体中复合添加Bi2O3-Al2O3对NiZn铁氧体机械强度和耐热冲击性能的影响,并利用X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)等对NiZn铁氧体样品的显微结构和电磁性能进行表征分析。实验结果表明,采用传统陶瓷制备工艺,复合添加0.6%Bi2O3+1.2%Al2O3(质量分数)能够明显地改善NiZn铁氧体的显微结构,机械强度达到150 MPa,热冲击完好率达到95%,同时还具备了较良好的电磁性能。
2017, 39(1):81-84. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.020
摘要:用ANSYS有限元软件对纯压电陶瓷(PW)及0-3型水泥基压电复合材料(PCM0)依次进行静力、模态、谐响应及瞬态动力特性力电耦合场分析,并以PCM0半径(Rc)和厚度(Hc)为变量对进行材料量优化设计。相比PW,PCM0垂直于极化方向的电位移增大10.9%,使压电应变常数增大;响应频率减小,呈稳态响应特性;水泥掺入对PCM0迟滞效应影响可接受。PCM0最优材料用量对应的Rc、Hc分为5.1 mm、0.76 mm。
2017, 39(1):85-88. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.021
摘要:采用固相烧结法制备旋磁铁氧体材料Y3-x-CaxAl0.33Fe4.6-xZrxMn0.02O12(摩尔分数x=0、0.2、0.25、0.3、0.35)。详细研究了Ca2+、Zr4+共替代对钇铝石榴石(YalIG)铁氧体性能的影响。研究表明,Ca2+、Zr4+替代对YAlIG铁氧体的介电常数影响微弱。随着替代量x的增加,YAlIG的饱和磁化强度起初呈上升趋势,但当替代量过多时,会使材料中产生另相,反而降低材料的饱和磁化强度(4πMs)。适量Ca2+、Zr4+共替代会明显降低YAlIG材料的铁磁共振线宽,随替代量x的增加,YAlIG材料的铁磁共振线宽(ΔH)先下降后上升,在无另相产生前的最大替代量x=0.3时,材料ΔH获得最小值。
2017, 39(1):89-91. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.022
摘要:采用传统固相法制备Ba-B-Al-Si无碱玻璃改性0.8BaTiO3-0.2BiYO3(0.8BT-0.2BiY)的介电陶瓷。研究了无碱玻璃含量对0.8BT-0.2BiY陶瓷微结构和介电性能的影响,无碱玻璃的质量分数分别为x=0,0.01,0.03,0.05,0.07。研究结果表明,玻璃改性后的陶瓷,烧结温度降低,X线衍射(XRD)图谱中均出现第二相,主晶相均仍维持钛酸钡钙钛矿伪立方结构,掺杂玻璃组分的质量分数为3%时,第二相的衍射峰的强度最弱。陶瓷经无碱玻璃改性后,介电常数均减小,居里峰展宽效应减弱,铁电性增强。在玻璃的质量分数低于3%时,极化强度增大,在玻璃的质量分数为3%时最大。
2017, 39(1):92-96. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.023
摘要:为提升Na0.5Bi0.5TiO3K0.5Bi0.5TiO3(NBTKBT)系无铅压电陶瓷压电性能,开发新型无铅压电叠层驱动器,该文采用单因素方差分析与正交试验设计方法优化研究了0.8NBT0.2KBT压电陶瓷的极化工艺,最优极化工艺为极化电场6 kV/mm,极化温度70 ℃,极化时间50 min,保压时间21 min,测得压电系数〖WTBX〗d〖WTBZ〗33达到108 pC/N;制备了无铅陶瓷叠层驱动器,并基于三角放大原理和柔性铰链结构设计一种新型外置放大机构,分别对有无外置放大机构的叠层驱动器微位移量进行对比测试,结果表明,与有外置放大机构的叠层驱动器相比,直接驱动的叠层驱动器位移量放大了3.7倍,在150 V驱动电压下位移量达到25 μm。这种无铅压电陶瓷驱动器具有大位移量、稳定性及低成本等特性,有望应用于微精密定位系统领域。
2017, 39(1):97-100. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.024
摘要: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。
2017, 39(1):101-104. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.025
摘要:针对半球谐振陀螺(HRG)随机误差影响惯性测量单元测量精度的问题,提出了一种改进的基于自回归滑动平均(ARMA)模型和自适应滤波(AKF)的随机误差处理方法。该文对预处理的数据进行了自相关和偏相关特性分析,判断随机误差的适用模型,以及利用贝叶斯信息准则(BIC)准则估计ARMA模型的阶数,通过长自回归模型计算残差法获取模型参数,引入加权自适应因子在线调整一步预测误差阵和量测噪声矩阵用于改进滤波方程,并比较了5项主要误差系数值。结果表明,改进的算法能够有效抑制随机误差,为HRG的随机误差建模补偿提供了新方法。
2017, 39(1):105-109. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.026
摘要:钛合金材料缺陷危害性大,须进行健康状况监测。激光超声检测技术具有非接触、快速、高效等优点,可以满足钛合金结构的实时健康监测。该文研究了激光热弹激发超声应力的机理,在分析一维扫描激光超声检测效率的基础上,构建了非接触式二维扫描激光超声检测系统,用于钛合金结构健康状况的实时在线检测。实验结果表明,激光超声检测技术能有效用于钛合金结构健康检测;该系统可同时实现两个方向检测,相同条件下,检测效率较一维扫描提高约50%;实验装置简单,易于实现完全非接触式检测,可满足钛合金结构在工程实践中的实时在线检测,且可进行缺陷的定位检测。
2017, 39(1):110-112. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.027
摘要:基于压电传感器和兰姆(Lamb)波的主动诊断技术是一种有效的复合材料结构健康监测方法。Lamb波传播特性复杂,频散现象和模态混叠导致接收信号的单一模式难以分辨。该文提出了一种采用双压电晶圆来提取Lamb波中单一模式信号方法,它可以有效地解决由于多模式所引起信号混叠。由于该方法是从传感器自身物理特性出发,不依赖具体结构或者传感器布置特性,所以该方法具有更好的工程适应性。碳纤维复合材料平板中的单模式Lamb波提取实验,验证了方法有效性。
2017, 39(1):113-115. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.028
摘要:该文采用聚四氟乙烯(PTFE)树脂为基体,熔融SiO2作为填料,通过机械混合、压延成型、热压烧结工艺制备出高频高速电路用微波复合介质基板,重点研究了采用不同干燥工艺对复合物结构、微波介电性能的影响。实验表明,采用旋转蒸干工艺对复合物进行处理时,可在较短的时间内去除有机物质,并能使无机填料与聚合物分散均匀。经热压烧结后,所得基板相对介电常数为2.92~2.94,损耗因子为1.3×10-3。
2017, 39(1):116-120. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.029
摘要:针对工程中普遍存在的薄板结构振动噪声问题,提出了一种对加强筋位置分布进行拓扑优化的控制方法。通过有限元动力学分析结构的速度响应,代入由声辐射模态推导的声功率求解方程中得到声功率。建立以加强筋位置作为设计变量的拓扑优化数学模型,寻找声功率最小的加筋分布。算法中以声辐射模态灵敏度为指导,确定拓扑优化加筋的起始点和搜索过程。通过仿真计算结果表明,优化得到的加筋布局能有效地将声功率降低7.38 dB,并讨论了收敛准则和不同频率对加筋布局的影响,在第一阶固有频率内都可用此种算法优化。
2017, 39(1):121-125. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.030
摘要:采用溶胶凝胶(SolGel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备不同Pb过量(未过量、10%、15%)和引入不同厚度(0、100 nm、500 nm) 锆钛酸铅(PZT)缓冲层的锆钛酸铅镧(PLZT)反铁电薄膜,通过原子力显微镜、X线衍射表征分析薄膜的微观结构。结果表明,过量10%的Pb组分有助于形成钙钛矿结构,获得较大的晶粒尺寸和理想的粗糙度;100 nm的PZT缓冲层的引入有利于PLZT薄膜晶化,形成较致密、结晶状况良好的薄膜。
2017, 39(1):126-130. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.031
摘要:为降低薄板振动产生的辐射噪声,采用将分流压电振子周期性固定于薄板上的方式进行振动控制,因结构符合周期性所以能够衰减压电薄板的振动量从而抑制薄板产生的辐射噪声。分别利用有限元法和传递矩阵法建立分流压电薄板的理论模型和弹性波传播理论模型,分析了压电薄板对振动衰减的原理,研究了3种分流电路调谐频率对压电薄板振动衰减的影响。结果表明,当电路调谐频率为850 Hz时,压电薄板的振动衰减量最大。
2017, 39(1):131-135. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.032
摘要:设计了一种远场多电机噪声定向提取系统。该系统通过数字信号处理器DSP28335与六阵元麦克风阵列远场采集噪声信号,并结合多重信号分类(MUSIC)算法及简化的聚焦算法确定各电机的位置参数,最后通过阵列导向矢量的广义逆矩阵及位置参数,完成对各电机噪声信号的分离与提取。仿真实验表明,该系统简易可行,电机的位置误差在5°以内,提取的电机信号与原信号的吻合度较高。
2017, 39(1):136-139. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.033
摘要:为了减少温度对微机电系统(MEMS)陀螺仪测量精度的影响,改进了一种不需要测量温度的MEMS陀螺温度误差建模与补偿方法。该方法首先通过多项式拟合得到MEMS陀螺全温区零偏与温度的多项式模型,并根据最小二乘法原理确定模型阶数,然后通过分析温度对驱动轴相位的影响,得到驱动轴相位的温度模型,最后得到零偏与驱动轴相位的多项式拟合模型并针对该模型对陀螺零偏进行补偿。实验结果表明,该方法能降低温度造成的陀螺误差,提高MEMS陀螺的使用精度。
2017, 39(1):140-143. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.034
摘要:为了直观地显示超声波脉冲在固-固界面的传播规律,建立了两种玻璃组成的固-固界面有限元模型,模拟了超声波脉冲在固固界面的传播情况。通过不同时刻的波场快照图,清晰地显示出超声波脉冲在不同声学参数的两种固-固界面的传播情况,模拟得到的结果与理论和实验结果相符。模拟结果表明,通过有限元模拟方法正确的模拟了超声波脉冲在固-固界面中的传播过程,清晰地观察到了在界面上形成的复杂声场情况,模拟结果可为超声无损检测技术在检测参数选择、缺陷特征提取等方面提供一定的参考。
2017, 39(1):144-148. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.035
摘要:压电材料可将机械振动能转换为电能,但其产生的电能较小且具有交流特性,有必要建立储能电路将压电振动产生的电能储存起来并输出稳定的直流电。根据压电构造方程,建立压电振动能量收集系统的耦合场数学模型,对输出电压和最大输出功率进行数值模拟。设计与制作了一种以电容为储能介质的储能电路,通过电压比较器和电压调节器来保证稳定的直流输出。实验结果表明该储能电路能提供稳定的2.24 V的直流输出电压,储能效率最高可达66.3%,并分析其能耗及误差产生的原因。
2017, 39(1):149-152. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.036
摘要:该文设计了一种印制于玻璃纤维环氧树脂基板的单极子天线,天线通过同轴线馈电,借助HFSS 13.0软件仿真可工作于3个频段,中心频率分别为2.45 GHz、3.5 GHz和5.55 GHz,带宽分别约为400 MHz、550 MHz和800 MHz。在2.45 GHz时回波损耗高达45 dB。分析了参考地高度H1、辐射单元宽度W和辐射单元长度R2对天线参数S11的影响。通过网络分析仪测量实物与软件仿真结果进行比较,二者基本吻合,具有一定的合理性。
2017, 39(1):153-156. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2017.01.037
摘要:研制了一种声表面波控制的形状记忆合金微阀。在128°-YX-LiNbO3基片上光刻叉指换能器,其激发的声表面波加热压电基片上石蜡油,使弯曲的形状记忆合金线伸展,促使与其连接的聚二甲基硅氧烷微通道壁发生形变,截止微通道,实现微阀从开态向关态转变。撤除电信号,形状记忆合金线温度下降,恢复软性,在硬质塑料薄片的恢复力作用下,微阀重新由关态转为开态。以流体输运为实验对象进行微阀开关实验,结果表明,声表面波可有效控制形状记忆合金微阀的开关操作,在28.5 dBm电信号功率作用下,微阀关闭时间为40.4 s。