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双向驱动压电粘滑驱动器的设计与实验测试
1
作者 田晓超 韩城泽 +3 位作者 缪柏吉 宋杰 陈作洋 刘夏 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期74-81,共8页
针对目前双向驱动器存在的预紧位移调节不便、驱动速度较低等问题,提出了一种刚性接触型双向压电粘滑驱动器,以改善目前双向驱动器存在的缺陷。介绍了驱动器的结构及工作原理,并基于其结构对驱动器的输出位移进行理论分析和计算。通过CO... 针对目前双向驱动器存在的预紧位移调节不便、驱动速度较低等问题,提出了一种刚性接触型双向压电粘滑驱动器,以改善目前双向驱动器存在的缺陷。介绍了驱动器的结构及工作原理,并基于其结构对驱动器的输出位移进行理论分析和计算。通过COMSOL Multiphysics仿真软件对粘滑驱动器的驱动过程进行仿真分析,初步验证了驱动器结构的可行性和理论计算的准确性。最后搭建实验平台并对所提出的驱动器的驱动型性能进行测试。实验结果表明,驱动器在5μm预紧位移下具有良好的驱动性能,在1200 Hz信号频率下输出速率为7.12mm/s、最大水平负载为0.57 N、最大垂直负载为2.4 N,驱动器的分辨率为0.021μm,在往复10个周期内的位移误差为1.42μm。这说明驱动器可进行稳定的位移输出。 展开更多
关键词 粘滑驱动器 压电叠堆 双向驱动 高速驱动
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LiTaO_(3)/SiO_(2)/Poly-Si/Si衬底SAW谐振器高阶模态抑制
2
作者 周增毅 帅垚 +3 位作者 吴传贵 彭斌 潘忻强 张万里 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期6-11,共6页
通过优化Si的晶体取向,将Si相对于LiTaO_(3)单晶薄膜进行面内旋转,可抑制LiTaO_(3)/SiO_(2)/poly-Si/Si(LTOI)衬底SAW谐振器中高阶模态。通过(110)Si、(100)Si、(111)Si体波声速曲线与主模声速Vmain、高阶模态声速V_(p-h)的对比分析,可... 通过优化Si的晶体取向,将Si相对于LiTaO_(3)单晶薄膜进行面内旋转,可抑制LiTaO_(3)/SiO_(2)/poly-Si/Si(LTOI)衬底SAW谐振器中高阶模态。通过(110)Si、(100)Si、(111)Si体波声速曲线与主模声速Vmain、高阶模态声速V_(p-h)的对比分析,可知当(110)Si面内旋转角度a110=90°/160°/270°/340°时,Si衬底水平剪切体声波声速V_(SH)和垂直剪切体声波声速V_(SV)同时达到较小的值,高阶模态杂波声速V_(p-h)>V_(SH),V_(p-h)>V_(SV),高阶模态杂波的能量辐射到Si衬底中发生泄露,从而达到抑制高阶模态的目的。仿真和流片实验表明,对于使用逆时针旋转270°的(110)Si的LTOI衬底SAW谐振器,其仿真、流片实验的阻抗曲线均未观察到高阶模态杂散响应。 展开更多
关键词 高阶模态抑制 声表面波谐振器 声表面波(SAW) LTOI Si的晶体取向
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基于压电智能壁板结构外场主动干扰技术研究
3
作者 王超炎 杨梦龙 +3 位作者 季宏丽 陶翀骢 张超 裘进浩 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期98-106,共9页
激光窃听技术隐蔽性强、操作方便且难以检测,对涉密场所语音信息安全构成严重威胁。针对复杂国际环境下快速部署会议室内语音泄露的问题,设计了一种基于压电材料的隐蔽式壁板结构,通过对外场主动干扰实现语音内容防护。分析激光窃听理... 激光窃听技术隐蔽性强、操作方便且难以检测,对涉密场所语音信息安全构成严重威胁。针对复杂国际环境下快速部署会议室内语音泄露的问题,设计了一种基于压电材料的隐蔽式壁板结构,通过对外场主动干扰实现语音内容防护。分析激光窃听理论原理,基于逆压电效应驱动压电元件产生对抗性振动干扰,破坏窃听语音信号还原。实验采用多源干扰信号驱动压电元件,结合玻璃振动频谱与客观语音质量评估(PESQ)算法量化评估掩蔽性能。结果表明,当驱动电压峰峰值达到30 V时,玻璃振动加速度均值显著高于无干扰状态,20~8000 Hz全频段能量高于无干扰状态,此时反演语音PESQ评分均低于1.8,显著低于无干扰状态下反演语音PESQ的评分值4.5。因此,该结构具有较强的外场干扰效果,能实现语音信息的掩蔽。对比电磁声干扰器,在相同档位下该结构功耗降低91%~93%,反演语音的PESQ得分更低,干扰效果更强,室内附加噪声增量减少1.63~2.44 dB(A),且能实现隐蔽式部署。研究证实了压电智能壁板结构兼具低功耗、高隐蔽与强干扰特性,为敏感场所声学信息安全防护提供了新型技术方案。 展开更多
关键词 激光窃听 压电材料 主动振动干扰 客观语音质量评估(PESQ)算法 低功耗压电驱动
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同频异构压电微机械超声换能器设计与测距性能研究
4
作者 苗斌 姚术涛 +2 位作者 商文玲 舒乔宇 李加东 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期12-17,共6页
超声测距能力作为衡量超声传感器的重要性能指标,其超声换能器需具备较大的发射声压和较高的接收灵敏度。为提升超声测距能力,本文提出了一种由沟槽式弹性悬浮膜结构(S-PMUT)和传统悬膜结构(TPMUT)组成的同频异构PMUT。仿真证明,弹性悬... 超声测距能力作为衡量超声传感器的重要性能指标,其超声换能器需具备较大的发射声压和较高的接收灵敏度。为提升超声测距能力,本文提出了一种由沟槽式弹性悬浮膜结构(S-PMUT)和传统悬膜结构(TPMUT)组成的同频异构PMUT。仿真证明,弹性悬浮膜PMUT的发射灵敏度相较于传统悬膜PMUT提升了96.4%,传统悬膜PMUT的接收灵敏度是弹性悬浮膜PMUT的1.569倍。搭建超声测距系统并进行测试,测距结果表明,基于同频异构PMUT的测距系统实现了12.45 m的最大测量距离,相较于相同振元组合模式,最大测量距离增加了约24%。 展开更多
关键词 微机械超声波换能器 同频异构 发射灵敏度 接收灵敏度 测距
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大动态光纤陀螺标度因数非线性度补偿方法
5
作者 谢雪新 谢宝荣 +2 位作者 丁柯文 吕绍绵 陈志成 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期156-161,共6页
针对大动态光纤陀螺标度因数非线性度对测量精度的严重影响,以及现有分段补偿方法在补偿效果上对转台速率精度的高度依赖问题,提出一种直接根据光纤陀螺输出的角度脉冲进行角速率分段补偿的方法。通过将陀螺输出的数字量转为角度脉冲信... 针对大动态光纤陀螺标度因数非线性度对测量精度的严重影响,以及现有分段补偿方法在补偿效果上对转台速率精度的高度依赖问题,提出一种直接根据光纤陀螺输出的角度脉冲进行角速率分段补偿的方法。通过将陀螺输出的数字量转为角度脉冲信号输出,再根据角度漂移误差大小对角速率进行分段补偿。实验表明,在常温、角速度为0~9000(°)/s的条件下,30 s角度漂移误差由原来的34.798°降至5°内,非线性度误差由原来的128.9×10^(-6)减小至16.7×10^(-6),实验验证了补偿方法的有效性。该补偿方法复杂度低,对测试使用的转台速率精度要求低,易于工程实现。 展开更多
关键词 光纤陀螺 大动态 标度因数 非线性补偿 角速率
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基于薄膜铌酸锂多模光波导的高效声光调制器优化设计
6
作者 施翔 任嘉欣 +2 位作者 刘会龙 沈宏君 万磊 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期1-5,共5页
本文提出了一种基于薄膜铌酸锂(TFLN)与硫系玻璃混合多模光波导的片上集成声光调制器(AOM)。通过有限元仿真系统分析了叉指换能器与波导间距,多模波导宽度以及声学特征频率对TE00与TE10模式等效折射率改变量的影响。结果表明,在频率2.2 ... 本文提出了一种基于薄膜铌酸锂(TFLN)与硫系玻璃混合多模光波导的片上集成声光调制器(AOM)。通过有限元仿真系统分析了叉指换能器与波导间距,多模波导宽度以及声学特征频率对TE00与TE10模式等效折射率改变量的影响。结果表明,在频率2.2 GHz下,TE10模式等效折射率改变量高于TE00模式。单声子作用下,当波导宽度为1.95μm时,TE10模式等效折射率改变量最高可达3.5×10^(-10)。该器件设计方案为多模工作的TFLN集成声光调制器的实现提供了重要参考。 展开更多
关键词 薄膜铌酸锂 光弹效应 声光调制器 TE10模式 非悬浮
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隧道磁电阻加速度计励磁电路研究
7
作者 王舒琪 张晗 梁金星 《仪表技术与传感器》 北大核心 2026年第2期46-51,共6页
隧道磁电阻加速度计在工作时,磁1/f噪声直接影响加速度计的输出稳定性。利用平面线圈施加高频脉冲电流的励磁方式,可将隧道磁电阻元件的工作磁场调制至高频,再经过解调滤波等环节有效抑制1/f噪声,提高加速度计整体性能。针对隧道磁电阻... 隧道磁电阻加速度计在工作时,磁1/f噪声直接影响加速度计的输出稳定性。利用平面线圈施加高频脉冲电流的励磁方式,可将隧道磁电阻元件的工作磁场调制至高频,再经过解调滤波等环节有效抑制1/f噪声,提高加速度计整体性能。针对隧道磁电阻加速度计励磁系统,建立了线圈的磁场分布模型,简要分析了基于高频脉冲电流进行磁场调制的工作原理,设计了一种高频脉冲电流激励电路。在Simulink中对线圈励磁电路进行仿真,并分别对不同脉冲电流信号下的加速度计输出性能进行实验测试。实验结果表明:当高频脉冲电流为70 mA,频率为1 kHz时,隧道磁电阻加速度计的标度因数约为120 mV/g,零偏稳定性可达到0.637 mg。 展开更多
关键词 隧道磁电阻加速度计 励磁线圈 高频脉冲电流 稳定性 零偏性能
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密闭金属腔体斜入射超声波单侧通信系统
8
作者 高炜春 乔正阳 +1 位作者 赵辛毅 何剑 《仪表技术与传感器》 北大核心 2026年第1期104-109,共6页
为解决工业密闭金属腔体内传统通信方式存在的电磁衰减高、结构损伤大及部署受限等问题,提出一种基于斜入射超声波的金属单侧通信系统。该系统以4 mm厚铝制腔体为传输介质,采用5 MHz斜探头构建同侧声束路径,基于STM32主控模块与自制调... 为解决工业密闭金属腔体内传统通信方式存在的电磁衰减高、结构损伤大及部署受限等问题,提出一种基于斜入射超声波的金属单侧通信系统。该系统以4 mm厚铝制腔体为传输介质,采用5 MHz斜探头构建同侧声束路径,基于STM32主控模块与自制调理电路实现高集成小型化设计。系统引入动态载波仲裁机制显著降低待机功耗,并采用数字自动增益控制技术补偿路径损耗。数据传输性能测试定量分析了波特率与有效传输距离的关系,结果表明系统在30 cm距离下能以230.4 kbit/s速率实现稳定通信。该系统有效解决了路径损耗与功耗问题,构建了高集成度、低误码率的金属腔体可靠数据通信方案。 展开更多
关键词 超声波通信 单侧通信 动态功耗控制 自动增益控制
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一种复合供电的智能口罩设计研究
9
作者 王立 李敏 +1 位作者 沙秩生 张加宏 《电子器件》 2026年第1期210-218,共9页
设计并制作了一种智能口罩,其集成了自适应呼吸跟随式换气、紧急情况求助、复合充电等功能。首先使用SolidWorks软件进行口罩外形的建模设计,然后利用3D打印技术制造并组装口罩。硬件方面采用了STM32G431微控制器作为核心,配备了K型热... 设计并制作了一种智能口罩,其集成了自适应呼吸跟随式换气、紧急情况求助、复合充电等功能。首先使用SolidWorks软件进行口罩外形的建模设计,然后利用3D打印技术制造并组装口罩。硬件方面采用了STM32G431微控制器作为核心,配备了K型热电偶、GPS定位传感器、空气质量传感器和无线蓝牙音频传输传感器等,用于采集用户佩戴口罩时的相关数据,并将其上传至用户APP上位机。为了供电,设计了一种复合充电管理电路,支持USB有线充电、无线充电和太阳能充电等多种方式。软件方面基于RT-Thread实时操作系统实现了传感器数据的采集处理、自适应呼吸跟随式换气、异常情况监测和紧急报警等功能。实验测试结果显示,佩戴该口罩并启动送风功能后,口罩内部温度可下降2.5℃,湿度下降约20%,有效提升了佩戴体验。针对人体动作的识别准确率约为78.3%,能够在紧急情况下向紧急联系人发送求助短信。最后,口罩的过滤盒和面罩可拆卸更换,实现可重复使用,这种智能口罩的设计具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 智能口罩 复合充电 主动送风 空气质量检测 智能可穿戴设备
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基于磁电耦合原理的异型双端弯曲结构特征电流传感器
10
作者 邵秋雨 梁先锋 +6 位作者 刘洋 张明 陆阳 鞠登峰 吴金根 胡忠强 刘明 《电力信息与通信技术》 2026年第2期65-71,共7页
文章提出一种基于异型双端弯曲结构的磁电耦合原理特征电流传感器,通过创新性的哑铃型磁性层设计优化聚磁效果,有效改善传统弯曲振动模态下磁电耦合系数偏低的问题。该传感器工作在弯曲振动模态,谐振频率能够与833 Hz特征频率精准匹配,... 文章提出一种基于异型双端弯曲结构的磁电耦合原理特征电流传感器,通过创新性的哑铃型磁性层设计优化聚磁效果,有效改善传统弯曲振动模态下磁电耦合系数偏低的问题。该传感器工作在弯曲振动模态,谐振频率能够与833 Hz特征频率精准匹配,充分发挥磁电器件的选频放大优势,显著抑制杂波干扰。实验表明,该传感器的磁电耦合系数高达550 V/cm/Oe,磁场探测极限达7.9 pT,在833 Hz处灵敏度为286.23 mV/A,特征电流的探测极限为0.1μA,并在现场测试中成功识别出特征宽频脉冲信号。该设计为电网节点监测提供了高灵敏度、高线性度的解决方案,对智能电网拓扑识别与安全运行具有重要意义。 展开更多
关键词 磁电耦合 特征电流 电流传感器 异型结构 智能电网
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基于对接职业教育智慧大脑院校数据中台的实施路径——以重庆青年职业技术学院为例
11
作者 王博 王建中 黎邦银 《现代信息科技》 2026年第2期139-144,共6页
为了实施国家教育数字化战略行动,落实职业院校对接职业教育智慧大脑院校数据中台建设要求,文章分析对接任务的10个数据子集中的98张表,梳理并制定本校数据标准,实现了数据汇聚、存储、运算、开发、服务、可视化分析、质量安全管控一体... 为了实施国家教育数字化战略行动,落实职业院校对接职业教育智慧大脑院校数据中台建设要求,文章分析对接任务的10个数据子集中的98张表,梳理并制定本校数据标准,实现了数据汇聚、存储、运算、开发、服务、可视化分析、质量安全管控一体化,利用CampusCube数据基座,方便快捷地实现了数据的全量推送和增量推送,快速高效对接职业教育数据中台,降低了开发和维护成本,为智慧校园建设提供了参考。 展开更多
关键词 数据中台 智慧大脑 数据中心 数据基座
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嵌套式双质量MEMS陀螺共模刚度匹配与误差抑制
12
作者 王致远 葛啸 +3 位作者 丁安澜 俞伟 丁徐锴 李宏生 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期130-136,共7页
针对嵌套式双质量MEMS陀螺仪共模刚度失配引发的误差耦合问题,本文提出了一种共模平动与正交刚度匹配机制。通过建立四自由度动力学模型,理论揭示了共模平动刚度失配导致的共模-差模运动耦合,以及共模正交刚度失配引起的检测轴残余误差... 针对嵌套式双质量MEMS陀螺仪共模刚度失配引发的误差耦合问题,本文提出了一种共模平动与正交刚度匹配机制。通过建立四自由度动力学模型,理论揭示了共模平动刚度失配导致的共模-差模运动耦合,以及共模正交刚度失配引起的检测轴残余误差的机理。仿真实验表明,共模刚度失配会导致冲击响应下绝对位移差异,以及正交刚度失配使检测轴产生残余正交误差。实验验证显示,刚度匹配后,陀螺零偏与零偏稳定性平均降低23%和27%;动态冲击实验中,共模刚度匹配使哥氏检测通道的冲击响应等效角速度幅值衰减达到99.99%,噪声抑制能力提升80 dB,显著增强了系统抗冲击鲁棒性。研究证实,刚度匹配可有效解耦共模-差模运动,提升陀螺抗冲击性能。这为高精度MEMS陀螺设计提供了理论支持。 展开更多
关键词 嵌套式双质量MEMS陀螺仪 刚度匹配 共模误差抑制 微机电系统 性能优化
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《压电与声光》投稿须知
13
《压电与声光》 北大核心 2026年第1期F0003-F0003,共1页
1.来稿请同时上传该文第一作者单位出具的保密审查证明(也可在本网站下载审核单)。若发生侵权或泄密问题,一切责任由作者承担。论文为原创作品,未公开发表过。2.来稿要求主题明确、数据可靠、逻辑严密、文字精炼,具有创新性、学术性、... 1.来稿请同时上传该文第一作者单位出具的保密审查证明(也可在本网站下载审核单)。若发生侵权或泄密问题,一切责任由作者承担。论文为原创作品,未公开发表过。2.来稿要求主题明确、数据可靠、逻辑严密、文字精炼,具有创新性、学术性、科学性、可读性(投稿范围见征稿启事)。3.论文题名应恰当简明地反映文章特定内容,字数尽量控制在20字以内。 展开更多
关键词 保密审查 逻辑严密 原创作品 声光 数据可靠
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多层神经网络改进Prandtl-Ishlinskii模型构建与压电迟滞补偿
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作者 黄卫清 汪文晋 +3 位作者 安大伟 张宸 陈晓婷 邹涛 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期255-266,共12页
压电作动器(Piezoelectric Actuators,PEA)因其高分辨率与快速响应优势,在微纳定位与精密制造等领域具有广泛应用。但其固有的迟滞非线性严重制约了系统控制精度,成为高性能控制的瓶颈。针对经典Prandtl–Ishlinskii(P-I)模型表达能力有... 压电作动器(Piezoelectric Actuators,PEA)因其高分辨率与快速响应优势,在微纳定位与精密制造等领域具有广泛应用。但其固有的迟滞非线性严重制约了系统控制精度,成为高性能控制的瓶颈。针对经典Prandtl–Ishlinskii(P-I)模型表达能力有限,难以刻画复杂的非线性迟滞现象,本文提出一种多层神经网络改进型的P-I建模方法。该方法保持原模型的可逆性与物理可解释性,利用神经网络非线性映射Play算子权重,引入贝叶斯正则化策略优化训练过程,从而实现更强的非线性拟合和泛化能力,并构建逆模型前馈控制器并开展实时实验验证。实验结果表明,在三角波、正弦波及混合波输入下,模型的前馈补偿下不同轨迹的归一化均方根误差分别降至0.65%,0.76%,1.82%,相较于经典P-I与多项式改进模型误差下降明显。在多种输入条件下展现出良好的鲁棒性,在复杂迟滞建模与高精度控制中具备良好的工程适用性。 展开更多
关键词 压电作动器 非线性建模 多层神经网络 迟滞补偿
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采用螺纹质量块结构的宽频带高温压电加速度传感器
15
作者 杨凯博 樊青青 +1 位作者 马军 李俊红 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期107-113,共7页
高温压电加速度传感器在核电、航空航天等领域有着重要应用。发动机等设备故障信号的特征频率主要集中在高频范围,因此,传感器需具备宽频域响应能力以实现对高频故障信号的有效监测。然而,现有国产高温加速度传感器存在频带窄的问题,难... 高温压电加速度传感器在核电、航空航天等领域有着重要应用。发动机等设备故障信号的特征频率主要集中在高频范围,因此,传感器需具备宽频域响应能力以实现对高频故障信号的有效监测。然而,现有国产高温加速度传感器存在频带窄的问题,难以满足实际应用需求。为此,本文设计了一种剪切式高温压电加速度传感器,采用具有高温稳定性的硼酸氧钙钇(YCOB)晶体作为压电敏感元件,并结合解析建模与有限元仿真方法对其性能进行系统分析与优化。此外,采用内置螺纹孔的质量块以增强连接稳定性,从而提升整体抗振性能。实验结果表明,该传感器在频率1 kHz下的电荷灵敏度为1.2 pC/g,谐振频率约为11 kHz,3 dB带宽可达6 kHz。该研究提升了传感器的频域响应范围,增强了其对高频故障信号的监测能力,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 硼酸氧钙钇(YCOB) 压电加速度传感器 高温 宽频带 剪切式
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面向血压监测的1-3型压电复合材料超声换能器有限元分析
16
作者 刘勇斌 崔永俊 +1 位作者 王红亮 王岩松 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期18-23,共6页
面对无创血压检测等生物医学对高性能换能器的需求,本文设计并优化了一种1-3型压电复合材料超声换能器。通过建立三维有限元模型,系统研究了压电陶瓷体积分数、压电陶瓷柱宽厚比对复合材料性能的影响,通过对比其性能确定复合材料的最优... 面对无创血压检测等生物医学对高性能换能器的需求,本文设计并优化了一种1-3型压电复合材料超声换能器。通过建立三维有限元模型,系统研究了压电陶瓷体积分数、压电陶瓷柱宽厚比对复合材料性能的影响,通过对比其性能确定复合材料的最优尺寸,并通过声-电耦合仿真模拟脉冲响应实验验证声学性能。实验结果表明,该复合材料的谐振频率为4.81 MHz,有效机电耦合系数达到66.3%,较纯压电陶瓷片提高了约127.5%,声阻抗为17.6 MRayls,表明出良好的声学匹配特性。脉冲回波测试表明,换能器的中心频率为4.59 MHz,-6 dB相对带宽为55.6%,验证了设计方法的可行性与仿真模型的有效性。该研究为高频超声换能器中的压电复合材料设计与优化提供了解决方案。 展开更多
关键词 1-3型压电复合材料 超声换能器 有限元法 机电耦合系数 带宽特性
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半球谐振陀螺关键技术及其发展趋势 被引量：1
17
作者 卜继军 方海斌 +4 位作者 雷霆 杨峰 周闯 方仲祺 谭品恒 《压电与声光》 北大核心 2025年第4期609-621,共13页
半球谐振陀螺(HRG)具备高精度、高可靠、长寿命等优点,产品已在海、陆、空、天各领域成功应用,相关制造、控制等技术成为振动陀螺领域的热点研究方向,但高精度、工程化HRG的研制依然面临较大技术挑战。结合多年研究基础,首先从理论基础... 半球谐振陀螺(HRG)具备高精度、高可靠、长寿命等优点,产品已在海、陆、空、天各领域成功应用,相关制造、控制等技术成为振动陀螺领域的热点研究方向,但高精度、工程化HRG的研制依然面临较大技术挑战。结合多年研究基础,首先从理论基础、关键技术及其发展等方面,对HRG的动力学模型、结构设计、材料与工艺、控制及误差补偿等技术的现阶段研究成果及存在问题展开了分析和讨论,总结了陀螺制造过程误差辨识及控制方法,提出了性能提升方案。然后介绍了国内外HRG典型产品的性能指标及应用情况,最后展望了HRG的未来发展趋势。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 动力学模型 误差机理 控制技术及误差补偿
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可编程3D打印的非对称双稳态压电振动能量采集器性能研究
18
作者 张海彬 李康康 +2 位作者 汪御飞 陈渊博 王光庆 《振动工程学报》 北大核心 2026年第3期643-657,共15页
物联网中海量低功耗无线传感器的自供电问题是微电子技术领域的热点问题,至今未得到很好的解决。传统磁耦合式双稳态压电振动能量采集器由于频带窄、效率低等缺陷无法满足低功耗无线传感器的自供电需求。为了提升双稳态压电振动能量采... 物联网中海量低功耗无线传感器的自供电问题是微电子技术领域的热点问题,至今未得到很好的解决。传统磁耦合式双稳态压电振动能量采集器由于频带窄、效率低等缺陷无法满足低功耗无线传感器的自供电需求。为了提升双稳态压电振动能量采集器的综合输出性能,本文设计了一种可编程3D打印的非对称双稳态压电振动能量采集器,利用可编程设计和3D打印制作的非对称势能阱轨道结构代替传统磁耦合结构产生非线性排斥力,激发悬臂梁产生大幅值的阱间运动,从而提升压电振动能量采集器的工作频带和发电效率。本文利用哈密顿能量法和拉格朗日方程建立了双稳态压电振动能量采集器的非线性机电耦合动力学方程,仿真和试验研究了不同势能阱轨道结构参数对压电振动能量采集器动态输出性能的影响。研究结果表明:设计的三种可编程轨道结构压电振动能量采集器的工作频带分别为4.6、2.6和1.7 Hz,归一化功率输出密度分别达到16.163、15.6和14.151 mW·cm^(-3)·g^(-2)·Hz^(-1),满足低功耗无线传感器的自供电要求。本文所提出的可编程3D打印设计方法灵活简便,用户可以根据不同的传感器外部环境定制个性化的非对称/对称型多稳态压电振动能量采集器。 展开更多
关键词 双稳态压电振动能量采集器 非对称势能阱 可编程设计 3D打印 无线自供电
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高频超声清洗换能器声压仿真与实验研究
19
作者 易维杰 王海雄 +2 位作者 邹士鹏 文德松 隆志力 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期30-36,共7页
高频超声波能量可在不损伤精密结构的前提下有效清除亚微米级颗粒,在半导体晶圆清洗等领域应用前景广阔。本文基于有限元方法,利用COMSOL专业仿真软件,确定了与谐振频率为514 kHz压电陶瓷高效共振的不锈钢厚度为5 mm。建立线性阵列分布... 高频超声波能量可在不损伤精密结构的前提下有效清除亚微米级颗粒,在半导体晶圆清洗等领域应用前景广阔。本文基于有限元方法,利用COMSOL专业仿真软件,确定了与谐振频率为514 kHz压电陶瓷高效共振的不锈钢厚度为5 mm。建立线性阵列分布的压电陶瓷声压仿真模型,并对其高频超声波传播路径与声压分布进行模拟研究。实验结果表明,换能器谐振频率的实验值与仿真值最大相对偏差仅为0.79%,且阻抗曲线仿真与实测结果高度吻合;单换能器驱动谐振频率处声压最大,与不同频率点的仿真声压变化趋势基本一致,驱动电压与测试声压呈非线性正相关;线性阵列式换能器声压主要集中于换能器辐射面内,其外区域声压显著降低,证实了高频换能器超声波传播具有良好的指向性。 展开更多
关键词 高频超声清洗 换能器 声场 有限元仿真
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石英半球谐振子亚表面损伤层在腐蚀中的演化分析 被引量：1
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作者 贺海平 杨彬彬 +2 位作者 彭凯 周倩 刘建琼 《压电与声光》 北大核心 2025年第4期644-651,共8页
亚表面损伤层是半球谐振子最主要的振动损耗来源,为评价损伤深度并揭示损伤层在腐蚀过程中的演化特征规律,利用差动腐蚀法处理石英玻璃样品的亚表面损伤层。通过对腐蚀过程中的检测数据进行拓展分析和修正,能较准确地评价亚表面损伤层... 亚表面损伤层是半球谐振子最主要的振动损耗来源,为评价损伤深度并揭示损伤层在腐蚀过程中的演化特征规律,利用差动腐蚀法处理石英玻璃样品的亚表面损伤层。通过对腐蚀过程中的检测数据进行拓展分析和修正,能较准确地评价亚表面损伤层深度。采用共聚焦扫描的方法记录了腐蚀过程中样品表面形貌的演化全过程。结果显示样品的缺陷形态与所提理论模型较为吻合,样品的损伤层演化趋势相同,但具体形貌和损伤深度却有较大差异,其演化规律受到加工条件的直接影响。 展开更多
关键词 石英玻璃 半球谐振子 亚表面损伤 BOE 形貌演化
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