呼吸信号检测用PVDF压电薄膜传感器设计

针对呼吸信号对人体的重要性,研究设计了一种基于PVDF压电薄膜的呼吸传感器,阐述了该呼吸传感器的设计与制作过程。根据呼吸信号特点,设计了相应的信号调理电路,通过检测人体呼吸过程中口鼻之间的气流对PVDF压电薄膜的弯曲变形,获得了稳定的呼吸信号。采用小波软阈值对原始信号去噪,通过设置波峰电压阈值与相邻两波峰间的时间间隔来准确确定波峰,统计了受试者的呼吸次数。实验结果表明基于该PVDF压电薄膜传感器组成的检测系统能够测得稳定的呼吸信号。

双端磁耦合式压电振动俘能器结构设计

现有的非线性压电俘能器的输出功率提升主要通过改变俘能器的结构或引入非线性元素,但这些方法在提高俘能结构的输出功率,拓宽俘能器的俘能频带方面能力受限。该文设计了一种双端磁耦合式悬臂梁结构压电俘能结构,在利用永磁体引入非线性元素的基础上优化俘能结构,进一步提高系统的输出电压,拓宽俘能频带。通过将悬臂梁俘能结构等效为复杂边界条件的悬臂梁,推导磁耦合式悬臂梁结构的工作状态方程,并得到磁耦合式悬臂梁俘能结构的输出电压与永磁铁间距的关系,并通过实验测试进行验证。结果表明,在永磁体间距为5mm时,压电俘能结构获得最大的输出功率,在最佳的永磁铁间距和负载电阻下,双端压电磁耦合式悬臂梁的输出功率可达传统悬臂梁式压电俘能结构的1.5倍,谐振频率下降约7Hz。

基于恒流源的改进型压电陶瓷高压驱动电源

恒流源压电陶瓷驱动电源具有结构简单及频响好等优点,但静态功耗高是其突出缺点。该文提出了一种改进的恒流源压电陶瓷驱动电源,在静态功耗一定的情况下,提高了其动态输出能力及竞争能力。该改进型压电陶瓷驱动电源的样机具有2.4~300V的输出电压范围,在静态恒定电流为0.1A时,动态输出电流最大可达0.44A。基于恒流源的高压驱动电源,驱动电压主要由驱动管的耐压决定,原理上可得到远高于现有高压运放的水平,在高压压电陶瓷驱动方面有广阔的前景。

制备工艺对PZT陶瓷压电性能的影响

分别采用两步预烧工艺和传统一次预烧工艺制备了0.13Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.86Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Ti_xZr_(1-x)O_3(0.48≤x≤0.51)陶瓷粉体,再通过传统固相烧结法将两种粉体制备成压电陶瓷。研究了前驱体煅烧工艺和锆钛比对压电陶瓷性能的影响。结果表明,两种制备的压电陶瓷均为纯净的钙钛矿结构。两步预烧法可提高陶瓷的压电、机电性能,但介电性能降低。两步预烧法制备陶瓷的压电常数d33最高可达884pC/N,平面机电耦合系数kp可达66.4%,相对介电常数εr为5 742。采用传统固相法制备陶瓷的d33和kp分别降低到755pC/N和56.1%,ε_r则提高到7 324。