压电共振型隔膜气泵设计

提出了一种利用系统共振原理的压电共振型隔膜气泵.分析了共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,通过计算获得影响共振泵输出流量的主要因素.设计了共振泵样机,使用激光测微仪测得隔膜片的放大位移约是同一支撑条件下的压电振子位移的5.3倍,设计了测量共振泵输出流量的实验装置.通过实验测试得到在不同的振动弹簧刚度、调整弹簧片刚度和隔膜片刚度下输出流量及其相应的变化规律.实验测试表明:在输入电压为150 V、振动弹簧片厚度为0.6 mm、调整弹簧片厚度为1.4 mm、刚性传振活塞与隔膜片半径比为0.5和共振频率为230 Hz时,输出流量可以达到1 650 mL/min.     

压电型宏微双驱动精密定位系统点位协调控制

设计了基于压电型微驱动器的宏微双驱动精密定位系统,宏动台由伺服电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器和弹性铰链构成,并由压电陶瓷驱动器驱动。微动台安装在宏动台上,微动台和宏动台是串联关系。宏动台用于实现大行程微米级定位,而纳米级定位由微动台实现。利用基于运动控制卡的开放伺服功能来协调宏微工作台之间的控制,而位置反馈由两个高精度光栅完成,精度检测由激光干涉仪完成。当宏动台运动结束后,微动台根据测得的定位误差做出补偿进给。实验表明,在行程100mm的范围内每隔1mm采集一点,误差控制在±100nm以内。     

基于压电薄膜的免耕播种机播种深度控制系统

为使免耕播种机在秸秆覆盖地作业时自动保证播种深度的一致性和稳定性,设计了一种主动作用式播种深度自动控制系统。采用聚偏二氟乙烯(Polyvinylidence fluoride,PVDF)压电薄膜传感器将免耕播种机限深轮的胎面形变量转换为电压信号,信号处理电路对传感器产生的信号放大滤波,提取信号峰值,系统根据峰值信号实时监测播种单体对地表的压力,控制信号形成电路在压力不足时发出控制信号,控制安装在播种机机架与播种单体四连杆间的空气弹簧产生推力,使播种单体能够产生对地表的压力,从而保证播种深度的一致性。试验结果表明,所设计的主动作用式播种深度自动控制系统能够精确控制开沟深度,仿形性能可靠,作业速度为5~8 km/h时,播深合格率达到90%,作业速度大于8 km/h时,播深合格率明显高于被动作用式播种深度控制装置。     

压电驱动微悬臂梁与基底粗糙面间多次接触分析

基于压电原理,在考虑黏着、微凸体间相互作用、基底弹塑性变形及微悬臂梁弹性恢复等基础上,运用ABAQUS动态模拟分析了压电薄膜驱动下微悬臂梁末端与基底粗糙面间的接触。结果表明:每次压电驱动接触过程中均存在数次明显的接触-分离情形,梁与基底在无电压作用后2~4μs内仍出现黏合,分离期间粗糙表面发生小部分的弹塑性变形,其中最大残余应力值处于接触区域边缘;随着压电驱动次数的增加,基底发生塑性变形区域不断向两边扩展,表面间黏合作用增强,影响系统接触的可靠性。     

动态气体载荷下磁力辅助式压电俘能器设计与实验

为了实现气动系统低功耗传感器的自供能需求,提出了一种新型磁力辅助式压电俘能器,以此提高俘能器俘获动态气体载荷能的效率。将磁铁间的非接触力作为磁力诱导的预应力施加在压电片中心,当动态气体载荷作用在压电片上时,磁力诱导的预应力可以通过改变压电片的位移来调节压电片表面正负电荷的分布,进而提高俘能器的机电转化效率。仿真研究表明,斥力诱导的预应力可增加俘能器的输出电压,而吸引力诱导的预应力则降低了俘能器的输出电压。采用外径22 mm、厚度0.23 mm的压电单晶片及缸径63 mm、行程150 mm的气缸制作实验样机,利用气动组件搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量以及磁力等参数进行实验测试。实验结果表明,当俘能器的最佳匹配负载为0.87 MΩ时,最大的瞬时功率为1.39 m W,俘能器的最大瞬时功率提升12.6%,而引入磁力诱导的预应力仅为气体载荷的0.6%,磁力诱导预应力可有效提高俘能器俘获气动系统动态气体载荷能的效率。     

基于EDEM小麦收获机清选损失监测试验装置设计

针对小麦损失监测传感器结构复杂、成本较高的问题,对收获机清选排杂口不同物料运动特性进行研究,揭示小麦与秸秆撞击敏感板的作用规律,从清选抛出物冲击敏感板的力学特性出发,设计一种小麦收获机清选损失监测试验装置。通过离散元分析软件EDEM分析小麦籽粒、50mm秸秆、100mm秸秆撞击敏感板产生的作用力,分析接触力变化曲线,证明可通过判断物料撞击敏感板产生的信号进行损失监测。为增强信号采集准确率,采用两片压电传感器串联的方式,增大损失信号。设计损失监测试验台机械结构及控制系统,使监测装置模拟收获机清选排杂过程且可以实时监测信号,有效提高监测效率。最后,通过不同高度物料运动损失监测试验,得出300mm高度下传感器识别较为精准,对小麦籽粒的识别率达到98.4%,整体监测误差小于5%,损失监测试验装置能够达到设计目的和要求。     

"山林居"拓展之路

提起“山林居”,许多茶友都很熟悉,其生产的茶工艺品秉承了传统潮州制陶工艺技术的精髓,充分展示了广东制陶工艺的博大精深。山林居的绿色陶瓷,健康无害、设计新颖、质量保证,其独特的设计,精湛的工艺,合理的价格走进了千家万户,深受社会各界的喜爱。山林居茶艺有限公司     

BiFeO3-SrBi2Nb2O9陶瓷的表征及复阻抗研究

对单相层状钙钛矿结构的xBiFeO3-(1-x)SrBi2Nb2O9(x=0,0.1)陶瓷进行了表征和复阻抗分析。结果表明,BiFeO3的掺入降低了SBN的烧结温度,陶瓷晶粒尺寸减小,致密度提高;在较高温度时,SBFN的电学响应主要来源于晶粒效应,而SBN的电学响应则是晶粒效应、晶界效应和电极与介质界面效应的共同作用。     

基于PVDF双压电薄膜的油菜播种监测系统的设计与试验

针对苏南地区油菜播种一体机作业过程中种子监测困难的问题,设计了一种基于PVDF双压电薄膜的油菜单粒精密播种机播种性能监测系统。系统通过播种机安装在测速轮上的编码器采集机具作业速度,结合设定的目标播量,得到理论排种间距,采用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜监测装置,采集油菜种子落粒数。为了滤除机器振动信号干扰,设置参照压电薄膜,通过逻辑运算模块降低振动干扰,采用施密特电路迟滞原理消除比较器抖动干扰。系统采用STM32F103VBT6单片机作为中央处理器,结合设定的理论株距、相邻脉冲电压信号的时间间隔与播种机前进速度,计算得出播种量、排种速度、漏播率与重播率等性能指标。试验台试验表明,在26.5~42.2 r/min排种轴转速下,系统对排种量的检测精度不低于96.4%,漏播检测精度高于95.8%,重播检测精度高于98.4%;振动频率8~16 Hz条件下,系统播量检测精度高于95.2%。     

基于压电陶瓷传感器的管道损伤识别

为研究外荷载冲击作用下管道裂纹损伤的识别方法,以自制的落球控制装置对空管和充水埋土管道2种不同服役工况下的健康管道、单损伤管道以及多损伤管道进行荷载冲击试验.利用压电陶瓷传感器拾取外荷载冲击不同损伤工况下的空管以及充水埋土管道所产生的应力波信号,先以小波包能量公式分别健康与损伤管道上传感器监测信号的能量,再根据均方根偏差计算得到损伤指数,基于损伤指数变化进行管道损伤识别可行性研究.结果表明,空管损伤指数随着传感器至损伤距离的增大而减小,同时损伤识别的灵敏度也随之降低,空管的损伤指数随着损伤轴向宽度的增大而增加;以损伤指数为判定指标,不仅能有效定位空管单个裂纹损伤和多个裂纹损伤的存在和存在位置,还能有效识别裂纹损伤的严重程度;改变管道的服役工况,基于该指标仍能实现不同服役工况下管道单损伤与多损伤的存在位置及损伤严重程度的识别.以损伤指数为指标来进行管道损伤识别的方法切实可行且具有普遍性.该研究成果为服役管道的健康监测提供了重要参考.