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多次压电效应对压电力传感器静态特性的影响

压电与声光 2009年第3期31卷 360-363页

作者：张忠华孙宝元钱敏张军石银辉周喜大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

采用两片由压电系数d11转换的xy切型压电石英晶片构成单元晶组,研究了多次压电效应对压电传感器的影响,通过与传感器并联电容的方法使其不发生多次压电效应,得出了多次压电效应对传感器静态灵敏度的影响,实验结果表明,在0.1μF的并联电... 详细信息

采用两片由压电系数d11转换的xy切型压电石英晶片构成单元晶组,研究了多次压电效应对压电传感器的影响,通过与传感器并联电容的方法使其不发生多次压电效应,得出了多次压电效应对传感器静态灵敏度的影响,实验结果表明,在0.1μF的并联电容下,传感器的灵敏度从4.00 pC/N增大到4.07 pC/N,提高了1.75%,进一步分析表明,传感器灵敏度发生变化的实质是多次压电效应影响了压电系数,同时探讨了灵敏度提高后多次压电效应对弹性系数以及传感器刚度和固有频率的影响。多次压电效应的研究为压电类传感器性能的提高提供了一种新方法。

关键词：多次压电效应石英晶体压电传感器灵敏度压电系数

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基于多次压电效应的微执行器

仪器仪表学报 2011年第9期32卷 1998-2003页

作者：张忠华程光明阚君武曾平王鸿云浙江师范大学精密机械研究所金华321004

基于多次压电效应理论提出一种有别于传统压电执行器驱动方式的微执行器,且可实现弹性位移与多次逆压电位移的两级定位功能。详细地分析了基于多次压电效应的微执行器的原理,并采用PZT-5压电陶瓷叠堆进行实验,通过改变压电叠堆的边界条... 详细信息

基于多次压电效应理论提出一种有别于传统压电执行器驱动方式的微执行器,且可实现弹性位移与多次逆压电位移的两级定位功能。详细地分析了基于多次压电效应的微执行器的原理,并采用PZT-5压电陶瓷叠堆进行实验,通过改变压电叠堆的边界条件得到了基于多次压电效应的微执行器的位移量,实验结果表明该微执行器产生的弹性位移、多次逆压电位移及总位移均与所施加外力具有较好的线性关系。实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且证明了基于多次压电效应的微执行器的可行性,同时,通过实验间接地量化出PZT-5的二次逆压电系数约为9.46×10-12m2/N。多次压电效应研究为压电执行器的设计提供了一条新途径。

关键词：压电多次压电效应微执行器压电叠堆

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基于多次压电效应的自感知执行器研究

大连理工大学学报 2010年第5期50卷 677-681页

作者：张忠华孙宝元钱敏张军大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024 浙江师范大学工学院浙江金华321004

针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析,由此阐明了压电体中多次逆与多次正效应的一一对应关系,以及介电电位移与多次正压电电位移分离的可行性.通过引入参考电容,采取... 详细信息

针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析,由此阐明了压电体中多次逆与多次正效应的一一对应关系,以及介电电位移与多次正压电电位移分离的可行性.通过引入参考电容,采取电流积分与差分比例运算电路相结合的方式,得到一种较电桥电路解耦更易于在工程实际应用的方法.采用PZT-5叠堆执行器进行实验,验证了该解耦方法的正确性,同时得出了PZT-5叠堆二次正压电效应的线性系数,并进一步分析了三次压电效应对自感知执行器的分辨力和精度的影响,为压电自感知执行器性能的改善提供了一条新途径.

关键词：多次压电效应自感知执行器解耦压电叠堆

外电场作用下压电晶体的多次压电效应(英文)

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纳米技术与精密工程 2009年第3期7卷 279-284页

作者：孙宝元石银辉钱敏张军张忠华大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

基于经典压电学理论,分析了外电场作用下多次压电效应的产生与压电体所处边界条件的关系,阐述了其产生过程,并推导出二次正、三次逆压电效应的输出结果与外加电场的输入、输出关系.利用有限元软件ANSYS的耦合场分析功能计算压电陶瓷在... 详细信息

基于经典压电学理论,分析了外电场作用下多次压电效应的产生与压电体所处边界条件的关系,阐述了其产生过程,并推导出二次正、三次逆压电效应的输出结果与外加电场的输入、输出关系.利用有限元软件ANSYS的耦合场分析功能计算压电陶瓷在准静态场中一次逆、二次正、三次逆压电效应产生的位移或电压值.在外电场作用下对PZT-5叠堆进行了多次压电效应的实验研究,实验结果证明了二次正、三次逆压电效应的存在,且其产生与压电体所处边界条件密切相关.由仿真和实验数据可知,二次正、三次逆压电效应产生的电压和位移与外加电压也具有线性关系,进一步验证了理论分析的正确性.

关键词：多次压电效应边界条件 PZT-5叠堆解耦

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多次压电效应及其自感知执行器的应用研究

多次压电效应及其自感知执行器的应用研究

作者：石银辉大连理工大学

学位级别：硕士

随着微测试与微测量技术的发展,当要求压电传感器与执行器高精度、微型化、集成化时,若在机电变换中只考虑一次压电效应,就会产生较大的测量误差,因此进一步对多次压电效应的理论与应用进行研究日显必要。本课题来源于国家自然科学基金... 详细信息

随着微测试与微测量技术的发展,当要求压电传感器与执行器高精度、微型化、集成化时,若在机电变换中只考虑一次压电效应,就会产生较大的测量误差,因此进一步对多次压电效应的理论与应用进行研究日显必要。本课题来源于国家自然科学基金项目,项目名称为“多次压电效应的研究与在微传感执行器上应用”(项目编号:50675026),本文所做的工作主要包括多次压电效应的理论分析与实验证明以及多次压电效应在自感知执行器上的应用研究。基于经典压电学理论,分析了外电场作用下多次压电效应的产生与压电体所处边界条件的关系,阐述了多次压电效应的产生过程,并推导出外电场作用下二次正、三次逆压电效应的理论公式,同时分析了多次压电效应对压电体介电系数、等效电容、压电系数、能量转换的影响。利用有限元分析软件ANSYS,计算压电陶瓷在准静态场中的一次逆、二次正、三次逆压电效应产生的位移或电压值,为实验研究提供理论依据。以PZT-5叠堆为研究对象进行了二次正、三次逆压电效应的实验研究,实验结果证实了多次压电效应的存在,而且其产生与压电体所处边界条件密切相关。针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析。依据该原理利用一次逆压电效应完成驱动功能、二次正压电效应完成传感功能,设计了自感知执行器的方案及实现结构,并通过实验验证了该种方案的可行性。

关键词：多次压电效应边界条件 PZT-5叠堆自感知

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压电陶瓷在外力作用下的多次压电效应研究

压电与声光 2010年第1期32卷 101-103页

作者：张军周喜钱敏张忠华石银辉大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

分析了多次压电效应的产生过程,利用有限元法得出了压电陶瓷在外力作用下的多次压电效应仿真分析结果。采用PZT-5叠堆进行了正压电效应开始的多次压电效应的实验研究,通过改变PZT-5叠堆的边界条件进行信号的解耦和分离,得到了实验结果... 详细信息

分析了多次压电效应的产生过程,利用有限元法得出了压电陶瓷在外力作用下的多次压电效应仿真分析结果。采用PZT-5叠堆进行了正压电效应开始的多次压电效应的实验研究,通过改变PZT-5叠堆的边界条件进行信号的解耦和分离,得到了实验结果。实验数据表明,二次逆和三次正压电效应均与所施加的外力具有线性关系。

关键词：多次压电效应耦合分析有限元分析压电陶瓷

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压电材料多次压电效应理论模型的仿真研究

压电材料多次压电效应理论模型的仿真研究

作者：江亮大连理工大学

学位级别：硕士

自1880年Curie兄弟在石英晶体上发现压电效应以来，压电效应的理论和应用研究已取得了突飞猛进的发展。然而，一直以来的压电效应研究均属于一次压电效应领域。由于科学技术发展和工程实际需要，随着多次压电效应的感生电场和感生应变... 详细信息

自1880年Curie兄弟在石英晶体上发现压电效应以来，压电效应的理论和应用研究已取得了突飞猛进的发展。然而，一直以来的压电效应研究均属于一次压电效应领域。由于科学技术发展和工程实际需要，随着多次压电效应的感生电场和感生应变越来越微小化，需要进一步对多次压电效应的理论与应用进行研究。本文分析了一次、二次以及多次压电效应与压电体机械、电学边界条件的关系，讨论了多次压电效应产生的前提是满足相应边界条件，结合不同边界条件，进行了从一次正、一次逆压电效应开始的多次压电效应的理论分析，建立了多次压电效应的解析表达式，分析了多次压电效应对压电体介电系数、弹性系数、压电系数的影响规律。在此基础上，本文分别针对压电石英晶片和PZT-5压电陶瓷片进行建模，运用大型有限元分析软件ANSYS对从正压电效应开始的一次正、二次逆以及从逆压电效应开始的一次逆、二次正进行了模拟仿真，证明了二次正、逆压电效应的存在，把输出结果和多次压电效应表达式计算结果进行比较，验证了理论解析表达式的正确性。在理论分析和模型仿真的基础上，本文使用PZT-5压电陶瓷的叠堆形式，进行了从正压电效应开始的一次正、二次逆、三次正压电效应以及从逆压电效应开始的一次逆、二次正、三次逆压电效应的实验验证，证明了多次压电效应的存在。由于多次压电效应的各次正、逆压电效应是在同一压电体内依次存在的双向效应，其原理特别适合应用于传感器、执行器集成一体化的研究。因此，该研究对于微机电系统(MEMS)的发展具有积极意义。

关键词：多次压电效应边界条件 ANSYS 有限元仿真

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基于多次压电效应的可作动传感器的研制

基于多次压电效应的可作动传感器的研制

作者：周喜大连理工大学

学位级别：硕士

自从1880年Curie兄弟在石英晶体上发现压电效应以来,压电效应已由基于应力的纵向、横向、剪切效应等二维效应发展到基于变形的拉压、弯曲、扭转效应等三维复合效应。近年来,压电效应的理论和应用研究已取得了突飞猛进的发展。然而,一直... 详细信息

自从1880年Curie兄弟在石英晶体上发现压电效应以来,压电效应已由基于应力的纵向、横向、剪切效应等二维效应发展到基于变形的拉压、弯曲、扭转效应等三维复合效应。近年来,压电效应的理论和应用研究已取得了突飞猛进的发展。然而,一直以来的压电效应研究均属于一次压电效应领域。由于科学技术发展和工程实际需要,随着多次压电效应的感生电场和感生应变越来越微小化,需要进一步对多次压电效应的理论与应用进行研究。国内外同类文献检索中,只有少量有关二次压电效应理论的研究,尚无二次压电效应的应用以及二次以上压电效应理论与应用研究的报导。本文分析了一次、二次以及多次压电效应与压电体机械与电学边界条件的关系。多次压电效应产生的前提是满足相应边界条件。本文进行了从一次正压电效应开始的多次压电效应的基础研究。运用大型有限元分析软件ANSYS对从正压电效应开始的一次正、二次逆、三次正压电效应进行了模拟仿真,将输出结果和多次压电效应表达式计算结果进行比较,验证了理论解析表达式的正确性。并使用PZT-5压电陶瓷的叠堆形式,进行了从正压电效应开始的一次正、二次逆、三次正压电效应的实验验证,证明了多次压电效应应用于可作动传感器的可行性。最后,选用压电陶瓷叠堆采用传感执行同一方向的形式设计并制作了应用一次正及二次逆压电效应的可作动传感器。为了实现其稳定可靠以及可控的输出,设计了配套的电路,并进行了电路的调试。经过整体的实验测试,验证了可作动传感器可应用于工程实践,并能够实现可靠的二级定位。

关键词：多次压电效应可作动传感器耦合分析有限元仿真

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基于多次压电效应理论微动传感器的研究

电气应用 2015年第19期34卷 90-93页

作者：魏喜雯史丽萍刘刚史云玲黑龙江工业学院电气与信息工程系黑龙江大学机电工程学院

基于经典压电学理论、电介质物理学理论,利用压电陶瓷体的一次正压电效应可产生电荷、二次逆压电效应可输出微位移的多次压电效应理论,提出一种基于多次压电效应微动传感器研制的方法,将传感器和执行器集成一体,实现传感和微动执行功能... 详细信息

基于经典压电学理论、电介质物理学理论,利用压电陶瓷体的一次正压电效应可产生电荷、二次逆压电效应可输出微位移的多次压电效应理论,提出一种基于多次压电效应微动传感器研制的方法,将传感器和执行器集成一体,实现传感和微动执行功能。通过理论研究和实验验证,设计了微动传感器的内部连接和外形结构,确定了总体方案。

关键词：压电陶瓷体多次压电效应微动传感器