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火花放电法制备纳米材料及其应用综述

材料导报 2024年第7期38卷 134-142页

作者：张昱梁沛林何钧宇杨冠南崔成强广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州511400

纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学等方面表现出优异的特性,已广泛应用于储氢、催化、太阳能电池、微电子封装、生物医疗等领域。火花放电法是一种制备纳米粒子的有效手段,具有普适性广、纯度高、操作过程简单、方法灵活、对环境... 详细信息

纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学等方面表现出优异的特性,已广泛应用于储氢、催化、太阳能电池、微电子封装、生物医疗等领域。火花放电法是一种制备纳米粒子的有效手段,具有普适性广、纯度高、操作过程简单、方法灵活、对环境友好等特点。本文概述了火花放电发生器的基本组成部分、火花放电过程的原理,对纳米粒子的形成机制以及影响纳米粒子尺寸和产率的关键因素进行详细分析,列举了制备的纳米材料种类的多样性,并综述了该技术制备的纳米材料在诸多领域展现出的优异性能,最后对火花放电制备纳米材料及其应用领域的发展进行了展望。

关键词：纳米材料火花放电粒子形成机制

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镍磷合金微沟槽金刚石切削泊松毛刺形成机理

光学精密工程 2024年第8期32卷 1140-1152页

作者：李晓蓬余亮宝孙占文王素娟广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对... 详细信息

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对泊松毛刺高度和宽度的影响,通过实验观察可知,切削深度对毛刺尺寸影响显著,切削深度由3μm增加至9μm时,毛刺高度增加了0.0998μm,毛刺宽度增加了1.06μm,而切削速度对毛刺高度及宽度的影响很小。且通过对比实验得到的毛刺数据和预测数据可知,毛刺高度和宽度预测模型的平均相对误差值分别为5.43%和8.17%,验证了预测模型的准确性。同时目前的泊松毛刺高度和宽度表征方法具有一定的误差,因此本文提出了利用积分法计算泊松毛刺体积的方法,并基于体积法建立了更准确的泊松毛刺尺寸表征方法,通过计算得到体积的预测模型平均相对误差值为4.81%,可知泊松毛刺体积的预测模型准确度相对更高。研究结果为镍磷合金正交切削过程中合理选择切削参数和泊松毛刺尺寸评估方法提供了理论指导。

关键词：微沟槽切削镍磷合金毛刺生成金刚石切削

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五轴混联机构时间最优速度规划及精准插补

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 112-123页

作者：陈迪赛高健罗于恒张揽宇省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室(广东工业大学) 广州510006

为提高五轴混联机构对复杂曲面及其特征的加工质量,提出一种准确识别曲率点的时间最优速度规划及精准插补方法。首先,采用向心法生成路径节点参数,作密集化处理生成速度节点参数;其次,用B样条描述速度曲线,通过伪加加速度将三阶约束模... 详细信息

为提高五轴混联机构对复杂曲面及其特征的加工质量,提出一种准确识别曲率点的时间最优速度规划及精准插补方法。首先,采用向心法生成路径节点参数,作密集化处理生成速度节点参数;其次,用B样条描述速度曲线,通过伪加加速度将三阶约束模型转变为线性模型;然后,以速度节点参数为分段点,构造各段路径的时间积分函数,采用自适应辛普森积分法求解;最后,将所得离散点信息输入到运动控制卡进行轨迹加工。实验结果表明:本方法可快速收敛到全局最优,降低曲率点速度并迅速回升其邻域速度;计算所得路径总时间仅有3.5μs的波动,与常规插补方法收敛后的精度一致,且收敛时间更短;位置和角度的最大插补误差分别为0.76×10^(-3) mm和0.9×10^(-3)°,小于编码器分辨率,符合加工需求,特别是极大曲率处相比一般方法降低95.37%。因此,在路径曲线基础上生成的速度节点参数具备更好的曲率识别性,通过构造各段路径的时间积分函数求解路径总时间具备更高的鲁棒性与效率。

关键词：五轴混联机构时间最优速度规划曲率 B样条插补

光固化成型制备钛酸钡基1-3型压电复合材料

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 154-160页

作者：陈柳莉陈燕纪轩荣广东工业大学机电工程学院省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸... 详细信息

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸精度可达到±10μm,烧结后压电微柱的宽度和高度分别为120、330μm,将环氧树脂填充于压电微柱的间隙制备1-3型压电复合材料,研究了不同压电相体积分数(20%~45%)对1-3型压电复合材料电学性能的影响。当压电相体积分数为45%时,压电复合材料的压电常数d33为74 pC/N,机电耦合系数kt为0.48,介电常数εr为1167,介电损耗tanδ为0.023,声阻抗Z为10.43 MRayl(1 Rayl=1 Pa·s/m=10-6MRayl),与钛酸钡陶瓷相比(kt约为0.37,Z为31.64 MRayl),其机电耦合系数提高了30%,声阻抗降低67%。研究结果表明,光固化成型技术制备的压电复合材料兼具高机电耦合系数和低声阻抗的优势,为压电复合材料在高性能超声换能器的应用提供了一种高效、低成本的制备方法。

关键词：光固化成型钛酸钡 1-3型压电复合材料

基于多窗口识别的多波长光信号峰值实时检测系统

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 198-207页

作者：张康姜海明谢康广东工业大学机电工程学院精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号... 详细信息

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号峰值的实时检测系统,用于实时检测多波长光信号的峰值功率。首先,设计并研制了光纤法布里-珀罗可调谐滤波器(FFP-TF)的驱动控制器和微弱光信号探测器,分别控制FFP-TF的驱动电压使其滤出特定波长的光信号和对滤出光信号的功率进行实时探测;其次,对于光电探测器中实时探测的光信号功率,设计了一种基于多窗口识别的峰值检测方法,使用三个针对波形不同位置的数据筛选窗口,根据实时检测数据来识别波形的变化趋势从而得到峰值强度与位置,进而计算出对应的光信号峰值强度。实验结果显示,所研制的实时检测系统实现了对多波长光信号的实时检测以及峰值的识别,光信号检测强度范围为0~-60 dBm,识别速度较快,对于准周期或周期的多波长光信号的识别具有良好的识别效果。

关键词：光纤通信信号峰值检测系统光信号探测法布里-珀罗可调谐滤波器波分复用技术

基于特征提取和SVM分类的LED芯片缺陷快速检测与实现

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机械设计与制造 2024年第6期400卷 250-255页

作者：吴乾生高健张揽宇郑卓鋆省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东工业大学广东广州510006

针对LED芯片工业化生产中人工目检缺陷检测效率低,速度慢,易疲劳,受主观影响等问题,这里研究设计了一套LED芯片缺陷的快速检测系统,提出了一种分角度多方向快速卷积、分区统计特征量、支持向量机分类的LED芯片缺陷识别算法,基于QT和Ope... 详细信息

针对LED芯片工业化生产中人工目检缺陷检测效率低,速度慢,易疲劳,受主观影响等问题,这里研究设计了一套LED芯片缺陷的快速检测系统,提出了一种分角度多方向快速卷积、分区统计特征量、支持向量机分类的LED芯片缺陷识别算法,基于QT和Opencv开发了一套LED芯片缺陷快速检测与分类系统,搭建LED芯片检测系统的硬件平台,实现LED芯片实时在线缺陷识别和自动分拣。基于研发的LED芯片缺陷快速检测与分拣系统样机,对LED芯片进行了缺陷分拣的测试。

关键词： LED 特征量提取 PCA 支持向量机多分类

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椭圆横断截面新型双轴柔性铰链设计及分析

中国机械工程 2024年第8期35卷 1348-1357页

作者：魏华贤赵永杰杨楠王奉涛牛小东广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006 汕头大学智能制造技术教育部重点实验室汕头515063

现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理... 详细信息

现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理建立其柔度及最大应力理论模型,通过有限元分析验证模型的有效性,基于此,实现了柔度及应力集中特性分析;最后通过实验测试验证了柔铰的柔度性能。结果表明,椭圆横断截面型双轴柔铰具备两向各异柔度,可从本质上避免锋利锐边结构,降低应力集中效应,与具有相同缺口结构的矩形横断截面型双轴柔铰相比,工作能力可提高47.9%,该类柔铰结构拓展了现有缺口型柔铰的基本类型。

关键词：柔性铰链柔性机构椭圆横断截面双轴柔性铰链

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不同节流方式下的液体静压支承承载特性分析

润滑与密封 2024年

作者：詹金章尹自强胡呈武谢靖省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东工业大学机电工程学院

分别针对采用小孔和毛细管节流的液体静压支承进行理论仿真分析和实验研究，介绍了两种节流结构的原理和液压支承的承载特性公式，获得了节流结构参数对承载特性的影响规律；通过有限元分析得到了支承油膜的压力分布情况，通过实验测试... 详细信息

分别针对采用小孔和毛细管节流的液体静压支承进行理论仿真分析和实验研究，介绍了两种节流结构的原理和液压支承的承载特性公式，获得了节流结构参数对承载特性的影响规律；通过有限元分析得到了支承油膜的压力分布情况，通过实验测试了液压支承的承载性能。结果表明：液压支承的承载特性受到节流器尺寸与油垫结构参数的综合影响；小孔和毛细管节流方式在15μm的初始油膜厚度和2mm的封油边宽度下可获得最佳承载性能；油腔深度小于100μm会降低液压支承的承载性能；在同样的油垫结构参数下，小孔节流方式的最大承载力和刚度较毛细管节流方式分别提高了36%和39%；偏心率大于0.35时，小孔节流方式的刚度比毛细管节流方式低；小孔节流方式比毛细管节流方式更适用于小偏心率的工况。

关键词：液体静压小孔节流毛细管节流承载力刚度

基于硅MEMS技术的高灵敏度微型光纤法布里-珀罗压力传感器

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光子学报 2024年第5期53卷 149-157页

作者：李文豪贾平岗王军薛波万顺侯凯耀熊继军中北大学仪器与电子学院省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对... 详细信息

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对传感器单元进行独立分离,使得单个传感器的整体外径仅为400μm,高度为220μm。在此基础上,搭建了信号解调实验平台,并对传感器的感压特性进行了详尽测试。测试结果显示,在0~50 kPa的压力范围内,传感器的压力灵敏度可达到18.5 nm/kPa,最大非线性度为0.47%,重复性为0.18%,迟滞为0.18%。此外,该传感器具有体积小、灵敏度高、电磁兼容、生物兼容以及稳定性强等优点,在生物医学和医疗领域具备巨大的商业转化价值。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗微型化压力测量微机电系统