基于EMI与ANN技术的声波信号探测机理研究

针对海上突发事件,如何有效地实现对水下目标探测、识别与定位问题.本文以飞机失事坠海后搜索黑匣子为背景,设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置,搭建探测模拟黑匣子超声信标的实验平台,并进行水下探测实验,结合BP神经网络实现对超声信标的识别定位.实验结果表明该探测装置能够探测并识别不同位置的超声信标,从而验证阻抗分析法结合神经网络可以实现对超声信标的探测与识别,可为海上搜救工作提供相应帮助.     

Study of a simple sensor for stress history measurements of a structural member using a piezoelectric element

This paper describes a stress sensor using a piezoelectric element which was developed to monitor features of the stress history of a structural member. The sensor is 90 mm long, 60 mm wide, and 25 mm thick. A stress-level meter can turn on and off different colored light-emitting diodes (LED) according to the changes in a stress level. A stress-level cross counter can display the number of cycles which exceeds a specified stress level during a monitoring period. The sensor is bonded onto a structural member using an adhesive agent. In order to see the performance of the prototype sensor, experiments were carried out using a fatigue-testing machine. The sensor was bonded onto a smooth specimen and multiple repeated stresses were applied to that specimen. There were three main findings. (1) The sensor can operate under a stress range from −150 MPa to 150 MPa, and a frequency from 0.05 Hz to 5 Hz. (2) The stress-level meter can turn the lights of the LED on and off accurately under any stress amplitude and frequency. (3) When the stress frequency is 1 Hz or less, the stress-level cross counter can count accurately the number of cycles which exceed the predetermined stress levels. Received: February 25, 2000 / Accepted: April 11, 2000     

基于压电薄膜的车辆动态称重系统数据采集及处理

介绍了基于压电薄膜的车辆动态称重系统数据采集前端的信号调理电路,针对传感器信号进行了处理及分析,着重介绍数据滤波以及系统试验方案,并给出了整个系统的程序流程图。     

压电陶瓷驱动微小型机器人的运动分析与仿真

为满足桌面工厂对机器人在平面内大行程、高精度和全方位运动的要求,研制了一种压电陶瓷驱动的微小型机器人.该机器人采用stick-and-slip运动原理,通过压电陶瓷和电磁铁的配合动作,在铁磁性工作表面上实现了前进、后退、左转、右转和原地旋转运动.在假设平行配置的压电陶瓷驱动器在每一步的运动过程中保持平行基础上,分析了一步运动中机器人的4个支撑脚的坐标变化情况,进而推导出在该条件下反映机器人位姿变化的运动学差分模型.计算结果显示,机器人直线运动最大步长为0.042 0 mm,旋转运动最大偏转角度为0.185°/步.通过开环轨迹控制、点-点位姿控制和路径跟踪闭环控制实验,验证了机器人应用于桌面工厂时的可行性.     

Dynamic anti-plane characteristic on an infinite piezoelectric medium with a movable rigid cylindrical inclusion

1 INTRODUCTIONDue to their intrinsic electro-mechanical couplingbehavior, piezoelectric materials have recently beenwidely used as actuators and sensors in smart materialsand structures technology. When subjected to mechani-cal and electrical loads in service, these piezoelectricmaterials can fail prematurely due to their electro-me-chanical coupling behavior. The studies about the fail-ure caused by stress concentration in piezoelectric ma-terials have attracted significant attentions. P…     

基于应用环境的路用压电俘能单元尺寸优化与性能评价

为提高路用压电发电装置内部堆叠式压电俘能单元在电-力-环境方面的综合性能，基于电学理论优选了压电俘能单元结构尺寸范围，基于应用工况的力学响应优选了力学特性良好的压电俘能单元结构尺寸，系统研究了不同道路交通条件下不同结构尺寸路用压电俘能单元电学性能，揭示了不同道路温湿环境下压电俘能单元电学性能变化规律，探明了不利循环交通荷载条件下路用压电俘能单元抗疲劳性能，并明确了路用压电俘能单元极限抗压强度。结果表明：堆叠式压电俘能单元电学性能及力学特性受其结构尺寸影响明显，兼具较高电学与较优力学特性的压电俘能单元尺寸范围为直径15 mm、厚度30 mm、堆叠层数25~30层(Φ15-30 mm-25~30)，其中Φ15-30 mm~25压电俘能单元在不同道路交通条件下电学输出水平更高，3.5 kN~8 Hz工况下其输出电压和输出功率可达176 V、192.2 mW；20℃~60℃温度范围内其输出电压变化率为17.9%，而50%~100%湿度范围内其输出电压变化率达84.1%，实际应用中可适当采取一定的封装隔温保护及必要的封装隔湿保护；压电俘能单元抗疲劳性能良好，3.5 kN~8 Hz不利交通组合、10万次循环加载后其输出电压最大变化率仅为1.2%，最大变形量仅为1.8 mm；压电俘能单元极限抗压强度达188 MPa，远高于道路荷载水平，能够满足道路应用要求。研究结果可进一步提高路用堆叠式压电俘能单元综合性能，推动道路压电发电技术实际应用进程。     

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.     

采用压电元件与支路减轻车体弯曲振动的研究

介绍了利用压电元件与支路在减轻铁道车辆车体弯曲振动方面的研究成果.采用车体模型,通过激振试验确认了减振效果,并指出了今后实用化中需要解决的有关课题.     

红外热像仪微扫组件的模态分析

研究红外热像仪的集成式压电驱动两自由度微扫组件的动力学特性,使用基于理论分析和实验测试柔性铰链机构的两种方法,根据拉格朗日方程建立微扫组件的运动微分方程,推导出系统固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微扫组件进行仿真分析,得到微扫组件有效工作的谐振频率和振型,并对微扫组件的模态频率进行了实验测试,对有限元计算的结果与实验结果的一致性进行对比分析.结果表明,其理论分析正确,数值分析可靠.     

沥青路面压电输出的数值模拟与试验

基于ABAQUS建立了沥青路面压电输出（电压）的数值模拟方法，系统地研究了压电换能器属性及铺设参数、路面结构与温度、轴载等对沥青路面压电输出的影响，为优化设计沥青路面压电能收集系统提供参考。通过车辙试验测试了压电式沥青混合料的电压，并与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟方法的可靠性。结果表明：路面模型平面尺寸大于5.0 m×5.0 m可保证模拟精度；压电材料PZT-5X具有相对较低的弹性模量和最高的压电参数，因此电压最高，其分别是PZT-4与PZT-5H的1.77倍与1.97倍；长方体与圆筒形状压电换能器的压电基本一致，均为柱形的1.40倍；优先推荐使用内径0.8 cm、外径1.6 cm、高0.2 cm的圆筒PZT-5X压电换能器；电压随轴载与路面温度的增加而增大、随埋置深度的增加而降低，柔性路面结构比半刚性结构的电压大。室内车辙板试件表面和距路表1 cm处的压电换能器的实测电压与数值模拟结果的误差在3.9%之内。