薄圆桶压电振子的弯曲振动分析

薄圆桶压电振子是薄金属圆桶底部粘合压电陶瓷圆片的振动元件.文章利用瑞利—里兹法,采用弹性边界约束条件,对薄圆桶压电振子的振动特性进行理论分析,推导得到压电振子振动频率方程,通过数值计算分析支撑结构对压电振子频率的影响,为该类传感器的研制提供设计依据.经分析计算,当压电振子中陶瓷圆片结构确定时,振子的谐振频率随支撑结构厚度的增加、半径的减小而增大.其中当金属底面厚度与振子总厚度之比在0.5～0.75之间时,振子谐振频率变化缓慢,当两者厚度比超过0.75后,谐振频率迅速增高;而当压电圆片与支撑结构半径比在0.4～0.9之间变化时,振子谐振频率随两者半径比的增大而增加,变化斜率也略有增大.     

船用柴油机喷油系统夹持式压电传感器的设计与应用

分析了夹持式压电传感器结构特点和力学模型,并对使用夹持式压电传感器测量柴油机高压油管喷油压力信号的基本问题进行了讨论。     

浮岛式波浪能压电发电装置的结构设计与应用

提出一种简单高效、制造方便的浮岛式波浪能压电发电装置,浮岛随波运动使压电陶瓷产生形变,获得的电能经整流后由并联的超级电容器存储并收集。该装置以多浮岛为运维载体,引入压电效应开发利用波浪能,具备能量输出稳定、能量密度更高、可构建发电网络等优势。试验结果表明,增加振动频率可有效提高压电发电设备的电流与效率。压电发电装置可取代或淘汰电池供电方式,适应复杂水文地质条件下的环境监测、气象预测、科考探察、军事监管等领域低功耗无线传感器设备自给式供电的应用需求。     

舰船智能结构动态特性的实验研究

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象，它所带来的危害一直为人们所关注。根据振动主动控制原理，建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型；利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了有限元压电耦合动力学数值计算，确定了压电作动器和传感器在受控结构中的布置位置；搭建物理实验平台，开发了基于滤波后—xLMs控制算法的单输入多输出的振动自适应主动控制系统，在使用模拟滤波器的基础上，对所采用的实验模型进行筒谐及随机扰动下振动主动控制的物理实验研究。实验结果表明，通过控制甲板结构的边界，从而有效控制其振动情况的方法是可行的。这为微小型航行体减振降噪提供了一条新的途径。     

基于压电陶瓷的振动能量采集系统研究

为了设计一款能够采集振动时振动能量的压电能量采集系统,通过压电陶瓷将振动产生的机械能转换为电能,通过能量采集系统实现能量的收集,为传感器的应用场景拓展空间,促进物联网的发展。采用加速度测试系统,测量振动时的加速度。根据该加速度的大小和频率分布,对现有的压电器件的结构进行优化,设计一款能够将振动产生的微能量进行采集的压电能量采集系统。本项目将采集实际生活中的振动加速度数据,并将该数据导入计算机模拟仿真程序,使用最小二乘法优化算法,对现有的压电能量采集系统进行优化,以适应应用场景。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

机组故障振动信号无线采集实现

本文在分析了MEMS加速度传感器优势的基础上,设计了基于MEMS加速度计的无线传感节点,可用于对机组振动信号多方位采集.该系统以加速度传感器为核心,包括多通道高速采集模块、信号调理模块、外部存储模块,高频无线收发模块.可对机组的振动信号进行有效采集的分布实时,满足瞬态振动信号采集系统的指标要求,且具有小体积、结构简单、低功耗、实时性等特点.     

压电层合柔性梁振动主动控制

智能材料因其低质量、宽频带和强适应性等特点,在柔性结构振动主动控制方面有了极大的应用.基于Mindlin一阶剪切变形理论,考虑机电耦合作用,推导了含电势自由度的4节点四边形压电层合板/壳单元的有限元列式,并对含压电层的典型柔性结构的动力特性进行了分析.采用精细积分法计算结构的状态空间响应,用线性二次型调节器( LQR)方法设计输出反馈控制器,实现了压电层合柔性梁的振动主动控制.     

水下压电智能结构振动控制中 传感器/作动器位置优化

文章围绕智能结构水下振动控制中传感器/作动器的位置优化问题,搭建Abaqus-Matlab联合建模平台,得到水下智能结构的状态空间模型,建立基于能量传递的优化准则,在频段为0～600 Hz处,对比可选传感器及作动器位置区域的可控、可观度的大小,由此获得了传感器/作动器的最佳粘贴位置。最后通过相同激励信号下,不同配置位置的水下压电智能圆柱壳振动能量传递的大小,验证了优选位置的合理性。     

基于ARM的轴系振动状态监测系统设计

为了对船舶轴系振动状态进行在线监测,提出了一种基于ARM和Linux的船舶轴系振动监测系统的设计。该设计以高性能ARM处理器S3C2440A为核心,利用ICP压电加速度传感器、A/D转换器、信号调理模块实现振动信号的高速精确采集。在ARM上移植Linux操作系统,并以此为基础开发应用软件,将采集到振动信号的时域、频域图形显示在LCD上。     

一种新型同振式矢量水听器的结构设计与性能研究

本文通过分析压电加速度计的幅频特性,设计一种中心位置固定安装的悬挂系统,给出对应的新型同振式矢量水听器的设计方案,并对其性能进行仿真分析。结果表明,中心固定式矢量水听器结构紧凑、安装方便,适合水下小尺寸平台的安装使用,在工作频带内可准确测量声场中声压与质点振速信息。     

适用于无线传感器网络的应变能收集系统研究

为了使嵌入式无线传感器不再依赖电池供电,开发一个新型的利用应变能传感器系统。首先用单向排列的压电纤维与一块复合材料样品叠压。再将一个箔式应变计与压电纤维粘和并校准其分流值。该样品用一个电动装置驱动,频率分别为60 Hz、120 Hz和180 Hz,其在3处承受周期性弯曲负载(75到300με峰值)。验证应变能收集系统的可行性。     

一种新型同振式矢量水听器的结构设计与性能研究

本文通过分析压电加速度计的幅频特性,设计一种中心位置固定安装的悬挂系统,给出对应的新型同振式矢量水听器的设计方案,并对其性能进行仿真分析.结果表明,中心固定式矢量水听器结构紧凑、安装方便,适合水下小尺寸平台的安装使用,在工作频带内可准确测量声场中声压与质点振速信息.     

VR机舱人机交互姿态追踪器的算法设计

以现有的虚拟现实三维机舱训练系统为基础的实景仿真,在单一的加速度计测量倾角的研究基础上增加陀螺仪角速率测量传感器,完成陀螺仪与加速度计数据融合进行姿态识别的追踪器设计。分析了基于单一的加速度计测量倾角的不足和存在的误差,引入角速率测量的传感器平滑单一加速度计的数据,参考卡尔曼滤波的思想,设计固定权值的滤波数据融合算法。设计通过前一时刻估算状态和当前角速率测量数据推导得出当前时刻的估算状态,选择合适的权值改变加速度计与角速率测量数据的信赖程度,分析算法的适用性和不足,给出解决方案。     

脉冲式动态力校准装置的研究

介绍中国计量科学研究院进行的动态力校准,过去是通过标准加速度计进行动态力校准,标准加速度计通过振动基准进行溯源。通过激光干涉仪进行标准落锤的冲击过程加速度进行测量,从而减少了中间标准加速度计环节,将动态力直接溯源至质量、长度与时间三个基本单位上,使得动态力的计量减小了系统测量不确定度。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构水下声辐射控制研究(英文)

对水下结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行了深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做了定性的分析,给出了声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行了辐射声场控制的定量计算.通过计算比较可以看出,基于声振耦合理论的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,优于基于振动模态应变贴片理论控制方法所得到的控制效果,可以用来进行流体加载板结构声辐射控制的设计和预测.     

智能式磁致伸缩位移传感器在船舶上的应用

磁致伸缩位移传感器是利用磁致伸缩原理 ,进行位移测量的新型位移传感器。由江苏省无锡交通学校研制的智能式磁致伸缩位移传感器是将普通的磁致伸缩位移传感器经改造后 ,与单片机连接成一体。性能达到国内领先水平。介绍了该产品的原理 ,性能 ,以及在船舶工业中的应用前景     

利用ICP振动加速度计进行潜艇振动监测

文章介绍了ICP振动加速度计的工作原理和实际应用中应当注意的问题，文章对实艇振动监测的应用及系统的组成进行了简要的介绍。     

输流管道自由振动特性分析系统

传统分析系统能够识别5 Hz以上的振动特性,但对低频率自由振动分析效果不佳,为此提出基于增量谐波平衡法的输流管道自由振动特性分析系统。依据输流管道建设原理,构建输流管道模型,利用增量谐波平衡法,对流体单元以及管道单元,进行受力振动分析,完成分析系统软件设计;根据被测管道的长度、位置等信息选择压电晶片传感器,采用浮点运算器与多模块控制器,完成分析系统硬件设计。实验数据表明,增量谐波平衡法特性分析系统较传统分析系统,提升分析能力44.72%,对输流管道自由振动能够完成全频分析。