基于光纤布拉格光栅和压电转换器的电功率传感器(英文)

针对传统功率计测量电功率存在线圈电感、电容与金属部分的涡流感应等限制,本文基于布拉格光纤光栅与压电转换器设计了电功率传感器来测量实功率与虚功率。将布拉格光纤光栅粘贴于压电转换器上,构建了动态应变模拟装置。负载电压与负载电流的乘积形成的等效电压施加在压电转换器上使布拉格光纤光栅动态变化,由此测量光栅动态变化所造成的波长改变量即可得到等效负载功率。相位检测电路用于测量负载电压与负载电流的相位差,由该相位差即可求得功率因数。所研究的传感器可以取代传统功率计用于实功率和虚功率的测量。

基于滚压的压电叠堆压电转换特性仿真分析

本文提出一种基于滚压的压电俘能器结构,结合Cymbal压电换能器和压电振子叠堆,利用滚珠作为激励源,可以把机构的往复振动转换为对压电振子的单向压迫.使用仿真软件对俘能器结构中滚珠压迫压电单元的力,以及该俘能器结构在并联和串联模式下输出的电压和俘获的电能进行仿真分析,得到该结构的压电转换特性.仿真结果表明,滚珠对压电叠堆的压迫力与压电陶瓷层数并不是单向递减,1-5层时递增,5层以后压迫力逐渐减小.在压电陶瓷的总层数不变的情况下,并联和串联时压电叠堆所俘获的总电能是不变的.两种联接模式下总电能随层数的变化关系为5层以内时随层数的增加而减小,超过5层后逐渐增加.

基于压电转换法的瓦斯继电器现场校验方法分析

介绍了一种基于压电转换法校验瓦斯继电器动作流速值的基本原理,重点分析了瓦斯继电器动作流速值与其弹簧拉力的关系,利用电桥平衡法测量瓦斯继电器弹簧压力的大小,建立了"压力-电信号-动作流速值"转换的测量模型,提出了瓦斯继电器现场校验的方法。

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.

基于压电效应的振动能量回收装置的研究进展

近十年来,随着无线技术及微机电系统的快速发展,能量回收领域的研究得到了极大重视,压电材料因具有压电效应及逆压电效应,能将外界振动能量直接转变为电能,成为能量回收装置的主体材料。笔者探讨了目前国内外压电式能量回收领域的研究现状,对如何提高装置的能量转换效率进行了总结,并对今后能量回收装置的应用前景进行了预测。

基于压电效应的MEMS振动式微能源器件

设计了一种硅基压电功能材料的四悬臂梁-中心质量块结构MEMS振动式微能源器件,可将环境振动能量有效转化为电能。采用溶胶-凝胶法制备硅基锆钛酸铅(PbZr0.53Ti0.47O3,PZT)压电功能薄膜,经干/湿法刻蚀和溅射沉积等MEMS工艺实现器件功能结构的制备。研制的器件整体结构尺寸为7 000μm×7 000μm×300μm,单个PZT压电单元面积为0.149 6 mm2。将悬臂梁上4个压电单元串联以实现输出最大化,测试结果表明,器件的谐振频率为300 Hz,适于低频振动环境;输出电压在一定范围内随加速度增加而增大;在加速度为10 g时压电单元单位面积输出电压达1.19 mV/mm2。

矿用隔爆型高压电源转换装置的设计

井下主运输胶带通常采用双回路供电、高压启动电机的方式运行,但是日常运行过程中出现一回路停电,另一回路设备故障,会造成主运输胶带无法正常运行,严重影响井下正常生产。结合漳村煤矿主运输胶带的工况,设计了一款矿用隔爆型高压电源转换装置,出现上述故障的情况下可以实现不停电机转换,保证主运输胶带正常运行。

复合型压电俘能器的力电特性研究

研究了由金属及压电陶瓷构成的复合型压电俘能器的动力学及力电转换特性。基于薄板小挠度理论,对复合型压电俘能器进行振动分析。确定了在周期性均布载荷作用下该结构所产生电压、功率与其几何参数之间的关系。同时结合实验,研究了不同负载电阻情况下压电俘能器的输出功率并讨论了能量转换效率问题。并分析了压电俘能器的几何参数、不同金属材料对力电转换特性的影响。

利用压电原理的直线电动机及控制

为实现微小位移要求,驱动电动机应具有高分辨率及稳定、大行程的能力,其控制应具有较高的自动化、智能化,现在广泛采用磁致伸缩及电致伸缩等方法实现以上目标.本文介绍了一种利用电致伸缩原理,用压电转换元件的变形带动传动轴完成精密直线位移的电动机.它不同于普通的电动机,它有独特的运动原理和控制思想,是一种特殊的机械结构和电气控制的完整系统,该电动机不加任何减速机构直接可以实现纳米级的连续微位移,并具有一定的带载能力.

压电式精密定位装置

随着各种精密制造业的发展,在工厂自动化、机电一体化的进程中,微米级、超微米级的精密定位技术成了重要的课题。目前,微小的定位动作多采用由电机把电信号转换成机械动作的方式。这种传动需要通过齿轮、轴等来进行,传动效率较差,同时还由于齿隙及装配间隙等,限制了精度和动态响应速度的提高。在需要高精度、高响应速度、高分辨率的直线运动时,逆压电效应的精密定位装置是一种理想的选择。这种装置被称为压龟转换器,由于它没有相对运动的零部件,传动效率较高,只要外加相应的电压,就可以得到满足各种定位精度要求的位移。其最大位移量由元件的构造决定,分辨能力理论上没有限制,只依赖外加电压的稳定性,能实现5nm/V 的控制要求.

振动驱动微能源技术研究进展

首先介绍了微能源的几种类型,比较了不同类型微能源的优缺点。振动式微能源具有体积小、重量轻、能量密度高、寿命长、无污染和对环境适应性强等优点,详细描述了静电转换型、电磁转换型和压电转换型三种振动驱动微能源技术的原理和特点。系统综述了三种振动驱动微能源技术的国内外研究现状,包括微能源的结构和采集、存储电路。分析了其存在的技术和应用瓶颈问题,例如微能源使用的材料和结构不完善、转换效率较低、微加工和微装配技术不成熟、难以应用于实际环境、振动环境对其寿命的影响等问题,并且展望了微能源未来的发展趋势。

应用NFC技术的超市支付系统设计

针对目前超市支付等待排队问题,提出一种基于NFC技术和RFID技术的超市支付系统。系统应用RFID技术提高商品信息的读取速度,应用NFC技术缩短支付时间,应用门禁控制器协调支付流程。硬件部分设计采用模块化方案,提高整个系统的可靠性;并采用3个RFID阅读器并排的结构,以提高电子标签阅读精度。软件部分给出了整个系统软件流程,具体介绍了RFID阅读器阅读流程和NFC支付流程。最后,通过实际应用分析表明,系统具有较好的市场前景。

聚二甲基硅氧烷-铜膜复合电极的压力检测研究

本文报道了一种利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)-铜膜复合电极进行压力检测的方法和系统。在PDMS-铜膜复合电极上施加压力时,PDMS发生形变并与之接触的铜膜进行摩擦,使铜电极表面电荷密度增加,PDMS-铜膜界面双电层(EDL)电容的电荷量也随之增加。由于双电层电容电容量不变,因此铜膜的电势会随之增加。通过检测铜膜电势的变化,可检测外界压力的变化情况。实验结果表明:检测系统输出电压的变化率正比于外加压力的变化率,输出电压的幅值反比于PDMS薄膜的厚度。因此,根据检测信号的幅值以及变化率,可以判定外加压力的大小以及变化率。本方法具有结构简单、灵敏度高和操作方便等特点,为发展新型柔性无源压力传感器提供了新的思路和方法。

Hi-Bi-NLCFBG用于补偿PMD的研究

分析了一种可调节的偏振模色散 (PMD)补偿器 ,该补偿器是一个高双折射光纤制成的非线性啁啾光纤光栅 ,并首次分析了该非线性啁啾光纤光栅中的光谱特性和时延曲线 ;同时采用一个压电转换 (PZT)拉伸器对该光栅进行均匀拉伸 ,以达到调节的目的 .最后提出了一种

用于纳米长度测量的超微直线驱动原理和装置

纳米级驱动装置是纳米测量技术的关键器件，目前广泛采用压电材料制作变形元件实现超微直线位移。本文介绍的装置是一个精密机械与电气控制系统的组合体。

高平衡脉动压力传感器研制

详细介绍了一种用于高平衡压力条件下的压电式脉动压力传感器。该传感器采用传统的压电转换原理和独创的单腔双膜结构,通过多项优化设计措施,重点解决了传感器高分辨率与大过载、小体积结构之间的突出矛盾。实验证明:此传感器压力分辨率和过载能力都特别强,非常适合高平衡脉动压力测量。

基于微系统技术的一种新型夹具

介绍了一种新型的基于微系统技术的微型夹爪。这种夹爪用硅或玻璃为原材料,其尺寸微小紧凑,装夹动作灵活并且结合了传感器性能,在微机械加工的装夹方面崭露头角。它提供了一种微型夹具设计和制造的新途径,在微系统元器件的生产和装配中将发挥重要的作用。

振动能量收集技术的研究现状与展望

气候变暖、海平面上升、冰川消融等自然环境变化对人类社会的发展构成巨大挑战,迫使人们加速绿色能源技术的开发。微纳米技术、机械与材料工程的迅速发展使得振动能量的收集与应用成为可能,其主要部分为通过电磁转换、静电转换、压电转换、磁致伸缩转换、磁电转换、摩擦纳米发电以及它们的复合形式将振动能量转化为电能。其中摩擦纳米发电是最新的研究热点之一。本文回顾了振动能量收集技术原理、材料、结构等方面的研究现状,重点综述了国内外学者的主要研究成果,详细阐述了多种收集方式的原理、特点和电学输出性能,总结了目前该技术存在的关乎耦合性能、频带、收集效率、集成性和寿命等有待进一步解决的关键问题,并由此展望振动能量收集技术的研究发展趋势,希望为集能设计研究领域的工作者提供有价值的参考。

一种用于测量弹丸激波的传感器

介绍了激波传感器的研制过程。该传感器采用杯式膜片结构的压电转换原理,解决了许多传感器性能指标的矛盾关系,提高了灵敏度,在能承受较大平衡压力的基础上又能分辨微弱压力的变化,适合于超音速飞行弹丸产生的激波的压力测量。

基于振动能量收集的传感器自供能技术研究

复合式能量收集技术是一种基于压电和电磁的传感器自供电技术。对复合式能量收集系统进行分析,给出系统的数学模型,讨论系统共振频率与系统结构参数的关系;设计了一种压电和电磁复合式能量收集装置,并进行实验验证。结果表明:给出的数学模型基本反映了系统的输出特性,在共振频率为18 Hz时,与单一型电磁技术实验在共振频率处得到的3.2 m W负载功率相比,复合式能量收集技术获得的最大负载功率3.8 m W,增加了19%。