基于麦克与压电装置的综合降噪研究

麦克风序列是在特定方向上提高一种声音效果的有效方式,然而这种方式在有回响的音乐厅中效果甚微,为此提出一种新的声音分割的方法,将压电装置加载到乐器本身,把压电装置所产生的信号作为调节器,进而确定放置收听麦克的位置.这种方法首先估算压电设备产生信号的频率,从麦克发出的声音过滤后,频率的特性发生了改变,以便使频率控制在估算的频率成分范围内.该方法是一种动态分离的方法,可以将信噪比提高到8.7dB.

具有保护功能的集成式路面压电装置的设计与分析

以工程应用为导向,对比分析了三种压电路面实施方案的优缺点,全面分析了埋入式压电元件的失效机理,明确了集成式路面压电装置方案是保护压电元件免于失效的根本措施。在提出集成式路面压电装置设计要求的基础上,设计并制作了一种集成式路面压电装置。采用有限元对该装置的主要部分进行了刚度和强度校核,并进行了碾压实验。结果表明该装置对压电陶瓷具有保护性能,同时还具有方便拆装的可维护性能。在此基础上提出了两种埋设方案,为路面压电技术进一步贴近工程应用奠定了基础。

光干涉法测量压电装置的响应特性

针对一种压电陶瓷预负载结构,利用光学干涉法测量了其位移-电压特性,在测量过程中观察到压电装置及其支撑结构本身的共振会影响测量结果的准确性。进而对不同材质的多种压电装置采用不同的驱动频率进行了对比实验,证明了基于传统的测量装置应采用多次测量以获得更严谨的压电响应参数。

基于ANSYS的工形压电发电装置有限元分析

针对目前悬臂梁压电发电装置的局限性,设计了一种工形的压电发电装置。运用ANSYS有限元软件建立了工形压电发电装置的有限元模型,并进行了静力分析及模态分析。分析结果表明,该工形压电发电装置的最大应变出现在每个转角折弯处,且每个转角折弯处的应变基本一致。根据压电方程可知,该处将产生最大的发电电压,所以在此粘贴压电片将具有最佳的发电能力。通过建立发电装置的压电耦合分析模型,计算得到在0.1mm的位移载荷作用下,每片压电片上将产生约15.1V的电压。最后,对该工形压电发电装置进行了参数化研究,结果表明,当选择长80 mm、宽15 mm、厚0.4 mm的压电工形板时,发电效果最佳,最大发电电压可达16.5V。

基于ANSYS Workbench的柔性压电发电装置的仿真分析

为了研究压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的复杂问题,以柔性压电发电装置为例,选择聚偏氟乙烯(PVDF)为压电体,利用有限元分析软件ANSYS Workbench进行三维数值水槽的建模以及模拟仿真单个压电片和相邻两个压电片在数值水槽中受力以及压电体周围复杂流场受到压电片运动影响后的变化情况。分析结果表明,在相同的瞬态条件下,单个压电片的最大变形量为94.412mm,产生的电压为1.31V;两个压电片相邻布局时的最大变形量为85.602mm,产生的最大电压为1.19V。

一种新型压电式无线发射装置

通过对压电陶瓷的机电能量转换机理和电能存储特性的研究,设计制作了一种压电发电装置和相应的能量转换及存储电路。在此基础上设计了一种新型压电式自供电无线发射装置,并对该系统进行了试验测试。这种压电式自供电无线发射装置结构简单、不发热、无污染、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的小型化、集成化,可为各种便携式微小型电子产品和无源传感、监测系统的电源选用提供新的参考依据。

压电发电装置的功率分析与试验

为提高压电发电装置(能量转换系统)的输出功率,建立了简谐激励条件下两种能量转换电路(交、直流输出)功率计算模型,并进行了模拟分析及试验验证。理论研究结果表明,在压电振子开路电压(结构尺寸及激励频率)一定时,存在不同的最佳负载使交、直流输出电路获得最大的输出功率,交流输出的最佳负载及最大功率分别是直流输出最佳负载及最大功率的2/π和π/2倍。试验用压电振子尺寸为58mm×30mm×0.7mm,激励频率为44.3Hz时的开路电压为14.8V。交、直流输出电路所对应的最佳理论/试验负载分别为72/71kΩ和113/110kΩ,最大理论/试验功率分别为0.76/87mW和0.49/4.7mW。

基于圆弧限位的压电发电装置

提出一种基于圆弧限位压电发电装置来提高发电能力及可靠性。介绍了该装置的结构及工作原理,建立了其机电能量转换模型。通过模拟仿真分析获得了压电振子厚度比(基板与总厚度比)对最小限位圆弧半径及能量、及压电振子厚度和限位圆弧半径对电压及能量的影响规律。结果表明,最小限位圆弧半径随厚度比的增加而线性减小,且存在共同的最佳厚度比(0.35)使不同厚度压电振子的输出电压和能量最大;在最佳厚度比时,输出电压和能量随压电振子厚度增加或限位圆弧半径降低而增加。制作了一组限位圆弧半径不等的发电装置,并进行了相关试验测试。结果表明,压电振子的最大输出电压(变形量)仅与限位圆弧半径有关,故采用最小限位圆弧半径可同时获得最大的发电能力和较高的可靠性。

弹性支撑式压电骨传导听觉装置

提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能.通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9 mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆形轮式片状支撑弹簧.最后,制作了弹性支撑式压电骨传导听觉装置的试验样机,搭建了试验测试系统,对样机的幅频特性、响频特性和噪频特性进行了试验测试.实验结果显示：当电源激励信号频率为550 Hz时,压电振子的最大振动幅值可达22.21 μ m;中低频区域的响度为60～70 dB,中高频区域的响度稳定在80 dB左右;在离听觉装置1 m远处测试到听觉装置的噪声大小为35～40 dB.得到的数据表明：圆形中间弹性支撑式压电骨传导听觉装置具有较好的低频响应性能,其响度基本能够满足佩戴者的听力要求,近距离噪声也不大.

高压电能计量装置整体误差校验台

针对目前高压电能计量装置检测过程繁琐,无法标定计量准确度的问题,研制了一套性能稳定可靠的高压电能计量装置整体误差校验台,填补了高压电能计量领域整体误差检测技术空白。本文介绍了高压电能计量装置整体误差校验台的设计原理、硬件和软件构成,给出了主要技术指标与用途,并对校验台的误差进行了分析,最后介绍了校验台对一套高压电能计量装置进行整体校验的情况,并和传统校验结果进行了比对。

两自由度悬臂梁压电发电装置的宽频发电性能

研究一种两自由度悬臂梁压电发电装置,以提高悬臂梁式压电发电装置在环境振源振动频率波动情况下的发电能力。建立了两自由度悬臂梁压电发电装置的频率特性理论模型,并对该理论模型进行了有限元仿真验证,结果显示理论计算与有限元仿真结果基本一致。对两自由度悬臂梁压电发电装置的频率特性模型进行了数值模拟,模拟显示:装置的前两阶模态频率比随着长度比、宽度比、厚度比及质量块的质量比的增大均出现一个最小值,且在长度比为0.8,宽度比为2.0,厚度比为1.0,质量块的质量比为0.5时,装置的前两阶模态频率比最小,结果表明通过合理设计两自由度悬臂梁压电发电装置的结构参数,可以使得装置的前两阶模态频率最接近。最后,实例设计了两自由度悬臂梁压电发电装置,并进行了试验测试,证实了优化后的两自由度悬臂梁压电发电装置具有宽频带发电能力。

蒲公英状压电振动能量收集装置宽频带设计

研究了蒲公英状压电振动能量收集装置的宽频带设计,以解决环境振源振动频率多变的问题。建立了蒲公英状压电振动能量收集装置谐振频率的理论模型并进行了数值模拟,结果表明,该能量收集装置的谐振频率并不是可以任意拓展的。为验证理论分析的正确性,进行了蒲公英状压电振动能量收集装置的频率响应实验,得到的实验结果与理论分析基本吻合,说明了本文理论分析的可靠性。最后对宽频带的蒲公英状压电振动能量收集装置进行了发电性能测试实验,结果表明,通过对蒲公英状压电振动能量收集装置的宽频带设计,其在20～34Hz有较大的功率输出,且最大输出功率达到了约2.3mW。本文的设计有效地拓宽了该装置的谐振频率范围,易于实现与环境振源的匹配而获得较高的能量收集能力。

基于PVDF的枕形压电发电装置性能仿真分析

提出了一种枕形压电发电装置,为了解该压电发电装置的发电性能,该文对其进行了有限元仿真。结果表明,弹性金属基片厚度、弧形压电梁宽度及初始曲率半径的增加将引起压电发电装置压电薄膜输出电压的降低;弧形压电梁的长度及弹性模量比的增加将引起压电薄膜输出电压的不断升高;压电薄膜厚度的增加将使其输出电压先增大后减小;弧形压电梁内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压,且铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。

胎压报警器用压电发电装置的设计及实验研究

为了实现轮胎压力报警器(TPMS)的无源化,解决传统电池寿命有限、不易替换等问题,提出了利用压电材料将汽车行驶过程中轮胎的机械能转化为电能,为TPMS的监测模块供电。制作了一种能用于轮胎压力报警器(TPMS)的压电发电装置,设计了相应的能量转换及存储电路,并对该系统进行了实验测试。这种压电发电装置具有结构简单、不发热、无污染、不受电磁干扰、易于加工制作和结构小型化等优点。

一种新型的电子束焊机用直流高压电源装置

介绍了一种半桥逆变式电子束焊机高压电源的工作原理和控制电路。根据 PL C的控制技术及电子束焊机用高压电源的特点 ,提出一种以 IGBT元件作为逆变器件来实现高压电源的高效小型化。采用 PL C控制技术实现电源的软启动功能 ,自动调节电路采用 A/ D和 D/ A转换技术 ,提高了电源的可靠性。经过试验 ,电源的各项性能指标都达到了预期的设计目标 。

一种高稳定度70kV直流高压电源装置

介绍了 70 k V高性能高压电源的设计原理。结合电源的电路结构特点及电源的技术要求 ,提出了提高电源性能的技术措施。试验结果及设备运行结果表明

超声电机压电陶瓷极化装置的研制

超声电机中压电陶瓷极化后的分区特性是影响电机输出效率的重要因素,针对以往极化方法造成各分区特性不一致的问题,提出了同时同向极化方式,并根据热极化工艺要求,开发了一种新型压电陶瓷极化装置。实验结果表明,该装置不仅提高了压电陶瓷极化后各向分区特性的一致性,而且具有操作方便、功能齐全等优点。

压电式电/气转换装置实验研究

介绍了一种压电式电/气转换装置的结构、工作原理.实验研究证明,以压电复合圆盘作为执行器的转换装置响应快、反应灵敏、性能稳定,在较低电压下很容易实现输出气压0.02～0.1MPa的工业现场要求,为新型压电结构电/气转换器的研制打下了基础.

一种微型压电振动能量发电装置的设计与分析

设计了一款多槽型压电振动能量发电装置,通过开槽可增加压电元件的应力、应变以及发电能力。利用有限元方法建立发电装置的仿真分析模型,并进行静力学和模态仿真分析。基于压电发电装置输出的电能与压电陶瓷的应力、应变成正比,分析了压电陶瓷的长度、厚度和弹性基体厚度等参数对压电元件应力和应变的影响规律,并对微型压电振动能量发电装置进行优化。

高压电能计量装置失准原因分析及解决措施

简单介绍了高压电能计量装置的组成、电能计量误差的计算方法。重点通过理论分析、实验室测试及现场测量 ,指出高压电能计量装置失准的主要原因 ;指出了相应的解决措施。