压电阻抗技术在焊缝裂纹监测中的应用

采用多片压电元件(PZT)粘贴在焊接铝板结构表面,用阻抗分析仪测量PZT导纳信息,研究激励频率对PZT导纳值的影响以及不同位置PZT传感器对裂纹感知的灵敏性.构建人工神经网络,对焊缝结构的缺陷进行定位.实验结果表明:PZT传感器的导纳谱能灵敏地反映结构状态的微小变化;且不同位置PZT对裂纹感知的灵敏度不同;对于同一PZT,激励频率不同,其阻抗变化量不同;提取导纳信息中表征结构健康状况的特征量作为神经网络的输入向量,训练后的神经网络可以迅速并准确地实现焊缝结构损伤的监测和定位.     

基于压电阻抗技术和BP网络的结构健康监测

以装有多个螺栓和多片压电元件(PZT)的铝梁为实验对象,研究激励频率对PZT导纳值的影响以及PZT传感器感知较近螺栓松动与较远螺栓松动的灵敏性.构建BP网络,以各个螺栓分别松动时所测得的所有压电元件的导纳值作为网络的模式样本,输入到神经网络进行训练.实验结果表明:PZT传感器的导纳谱能灵敏地反映结构状态的微小变化;且离松动螺栓近的PZT导纳谱的变化远大于离松动螺栓远的PZT的导纳谱的变化;对于同一PZT传感器,激励频率不同,其阻抗变化量不同;选取PZT阻抗值变化明显的频率点来构成神经网络输入向量,训练后的BP神经网络能够快速并精确地判断出松动的螺栓位置.     

Preparation and Characterization of PZT Piezoelectric Thick Film Generation Materials Enhanced by PZT Nanoparticles

The use of piezoelectric materials to capitalize on the ambient vibrations surrounding a system is one method that has seen a dramatic rise in use for power harvesting.Lead zirconate titanate,one of the most popular piezoelectric materials,has larger piezoelectric response than piezoelectric materials,such as ZnO and AlN.Ferroelectric films are suitable for vibration energy harvesting.Dense and crack-free(100)oriented PZT piezoelectric thick film is prepared on Pt/Cr/SiO2/Si substrate by sol-gel using PZT nanoparticles as reinforcing phase.The thick film possesses single-phase perovskite structure and perfectly(100)oriented.The influences of crystalline and amorphous PZT nanoparticles on the(100)oriented degree and the influences of the molar concentration ratio of amorphous PZT nanoparticles and PZT sol on surface morphology of PZT piezoelectric thick film are investigated.Experimental results show that,amorphous PZT nanoparticles are more helpful than the crystalline nanoparticles for the PZT thick film preferred orientation growth along the(100)direction.The 3μm-thick PZT thick film enhanced by amorphous PZT nanoparticles annealed at 700℃for 5min has the strongest(100)orientation degree,being 82.3%,and the surface is dense,smooth and crack-free.     

基于PT和MFC的飞机垂直尾翼振动主动控制

首先基于压电陶瓷变压器PT(Piezoelectric transformer)设计了一种用于驱动压电材料作动器的功率放大器,该放大器具有效率高、体积小、重量轻等优点.与DSP控制系统相结合,实现了振动主动控制系统的小型化和集成化.然后以飞机垂直尾翼模型为控制对象,选用了压电纤维复合材料(Micro fiber composites,MFC)和(Piezoelectric transducer,PZT)作为驱动器,实现了对模型两阶主要振动模态的主动控制.实验验证所设计的开关功率放大器的可行性,最后对MFC和PZT的驱动性能进行了对比.     

压电阻抗技术用于铝板损伤检测的实验研究

为了实现对金属铝板的损伤检测,从而为航空装备提供高效、可靠的维修检测技术保障。介绍了压电阻抗技术用于结构损伤检测的基本原理,并以含裂纹铝合金圆片为对象开展了实验研究和深入探讨。研究结果表明,高频激励下,可以通过PZT电阻抗实部响应曲线谱的变化来识别结构损伤。同时引入了不同损伤下,PZT电阻抗实部相关系数偏差（1-R2）,以（1-R2）3来定义损伤指数,从而实现了损伤初步定量估计。     

Release Method of Microobjects Based on Piezoelectric Vibration

A release method of microobjects is presented based on the piezoelectric vibration.To achieve an effective release,the piezoelectric vibration is added to overcome adhesion force happened in the microoperation.This technique employs inertia force to overcome adhesion force,thereby achieving 90%repeatability with a releasing accuracy of 4± 0.5μm,which was experimentally quantified through the manipulation of 20—80μm polystyrene spheres under an optical microscope.Experimental results confirmed that this adhesion control technique was independent of substrate.Theoretical analyses were conducted to understand the releasing mechanism.Therefore,the micromanipulation system proved to be effective for active releasing of micromanipulation.A novel gripper structure with triple finger is devised.In the design,three cantilevers are considered as the end effectors of the fingers,driven by piezoelectric ceramic transducer(PZT).Tungsten tipped probes are used to pick and place the micro objects.     

超低温环境下的振动测量

研究液氢涡轮泵这类系统的动特性,需要解决在超低温环境下的振动测量问题。美国ENDEVCO公司已研制出专门的超低温振动传感器。为了及时地解决某典型液氢泵的测振问题,我们用PZT5材料做的普通压电振动传感器和电压放大器组成的测振系统成功地解决了-220℃环境下的振动测量。一,原理和方法在常温条件下,如图1所示电荷测振系统的输出电压     

复合材料结构健康主动监测中激励信号的优化

利用L am b波频散方程及其数值求解得到的频散曲线,对L am b波模式及激励信号中心频率范围进行预测。建立了试验测试系统,利用集成在复合材料层合板上的PZT压电陶瓷片作为驱动器和传感器,激励并接收结构中激发的L am b波信号。对具有不同函数形式、中心频率和波峰数的信号激励,结构中传播的L am b波模式进行试验研究,为激励信号的选择与优化提供依据。利用H ilbert-Huang变换及H ilbert谱提取传感器信号特征,提出了L am b波信号在结构中传播时的能量衰减率和损伤敏感度两个考察指标,并据此对激励信号进行优化。实验结果表明,优化后的激励信号在结构中能激发出单一模式的L am b波(S0模式),有效地抑制了多模式现象的出现。同时,激发出的L am b波具有最低的能量衰减和最高的损伤灵敏度,响应信号特征明显,便于损伤识别。     

扩散制造任务建模及分解方法

针对扩散制造这种面向复杂武器装备批量生产的网络制造模式,提出了基于相关性的扩散任务建模及分解方法.定义了扩散任务及相关基本概念,分析了扩散任务相关性研究的必要性.通过给定的扩散任务相关准则,建立了扩散任务相关性模型.在此基础上,应用层次聚类算法,实现了扩散任务分解.通过实例讨论了扩散任务建模及分解的应用过程.     

织物-多种相变微胶囊复合材料热特性数值模拟

为了研究添加相变微胶囊织物的热特性,基于织物热湿耦舍模型,本文发展了一个新的数学模型.模型考虑了多种相变微胶囊与织物的热传递,纤维的吸湿性/放湿性以及热湿耦合作用.模型方程采用控制体积法进行了求解.数值解与实验结果进行了对比,表明了该模型具有满意精度.模拟了相变材料总合量相同,但相变材料布置方式不同的织物在加热过程中的热特性.结果表明,相变微胶囊及其混合物在织物中的布置方式不同,对织物热特性有重要影响.     

支持向量机的正定核(英文)

探讨并论证了支持向量机中Mercer核,再生核与正定核这几种核函数的关系及它们在支持向量机中各自的角色.通过核矩阵的正定性检验了核函数的构造方法.基于Bochner定理,在Fourier域验证了许多平移不变核函数.基于Schoenberg定理验证了一些旋转不变径向核.最后讨论了离散尺度与小波核函数的构造,核函数选择与核参数学习.     

制备参数对纳米SiO2／有机硅／环氧树脂复合材料性能的影响

利用偶联剂处理后的纳米SiO:粒子改性环氧树脂制备纳米SiO2/环氧树脂/有机硅复合材料.IR分析表明:纳米SiO2与环氧树脂/有机硅形成了复合体.运用均匀设计考察了各种实验参数对复合材料的热分解温度,体积电阻率的影响.建立了复合材料热分解温度、体积电阻率在制备过程中的数学模型.模型方差分析表明所有模型都是充足的.实验结果表明纳米SiO:对环氧树脂有明显的改性作用.随着纳米SiO:的加入量的增加,复合材料的热分解温度提高而电阻率降低.     

浮力驱动飞艇在三维空间中一种基于奇摄动理论的移动质量块控制方法

对浮力驱动飞艇在三维空间中的姿态和航向控制提出了一种解决方法.介绍了建立该飞艇八自由度数学模型的方法.基于最大反馈线性化方法推导了纵向平面和侧向平面的非线性反馈控制,证明了内部的动态稳定性.通过奇摄动理论叠加在两个平面的控制,推导出一种三维运动控制方法.基于该控制方法,对飞艇跟踪指定姿态,航向和速度进行了仿真.     

压敏漆图像数据处理技术

针对压敏漆工程应用的迫切需求,开发了压敏漆图像数据处理软件.采用了两种图像配准方法,并对二者的配准效果进行了对比.介绍了两种图像数据三维还原方法,采用直接线性变换将二维图像坐标与模型空间坐标联系起来,得到了模型表面的真实压力分布数据.引用作者在超声速风洞中完成的三角翼模型压敏漆试验的部分结果,验证了图像数据处理程序的有效性.     

航天飞行器在ITAM的AT303高超声速风洞中的空气动力实验研究

俄罗斯科学院西伯利亚分院理论与应用力学研究所新研制的AT-303风洞于1999年开始投入使用.由于具有较高的驻点压力,AT-303能够模拟飞行器再入时的真实Reynolds数,其Mach数范围为8~20.在ITAM与ESTEC和EADS-ST协作的ISTC项目的框架下,在AT303风洞中对不同航天飞行器的空气动力特性进行了研究.通过对HB-2(AGARD)参考模型进行测力实验,并将实验结果与其它可用的实验和数值计算结果进行比较,AT-303风洞的流场品质和实验仪器的性能得到了检验.在与实际飞行条件相对应的Mach数和Reynolds数条件下对典型的高超声速航天飞行器进行了实验.测量了气动力和力矩,确定了这些飞行器的主要气动特性.给出了实验结果,对实验数据进行了分析并与理论结果进行了比较.从研究中得到了一些经验,并提出对下一步研究的建议.     

车辆性能与尾气监测集成系统的研制

探讨了一种车辆性能与尾气监测系统(VPEMS)的设计.该系统装有发动机管理系统(EMS),具有多种传感器系统车辆的接口能力.文中阐述了适用于验证柴油机和汽油机数据的程序方法.VPEMS原型系统的试验包括对两台装有各种仪器车辆的试验台测试及野外测试.试验结果表明,每个子系统均达到了预定指标,其中一氧化碳、二氧化碳和一氧化氮量与实际监测值的偏差分别小于11.5%, 8.1%和17.7%.基于试验结果,文中给出了一个创建车辆性能、尾气与时间和空间相关的参考数据库实例.     

现代航空声学风洞技术现状与发展

随着航空运输业的发展,飞机的噪声问题日益引起人们的关注.开展航空声学试验研究的地面试验设备主要是航空声学风洞.笔者阐述了大型航空声学风洞的发展,介绍了目前世界上主要的大型航空声学风洞的性能和特点.指出了在航空声学风洞设计中,试验段构型和参数的选择以及试验大厅布置等应考虑的主要问题.论述了风洞的主要噪声源及声学处理技术.阐述了航空声学风洞中声学测量技术的发展.结论指出,目前专用航空声学风洞的背景噪声比常规气动风洞低5~25dB,而第二代汽车/航空声学风洞的背景噪声又比第一代航空声学风洞下降10~15dB.在建造现代航空声学风洞的同时,航空声学风洞中声学测量技术得到了迅速发展.突出的例子是相阵麦克风技术的开发与应用.     

弹性飞行器动力学与控制研究现状和发展趋势

扼要叙述了弹性飞行器动力学与控制的研究内容、发展历史.重点介绍了国外在该领域各个研究方向上的研究现状和进展,并做了相应的分析与评述.同时也介绍了我国学者在这个领域所做的贡献.最后,在分析国内外研究现状和相关领域发展的基础上,结合自己的研究成果,对弹性飞行器动力学与控制的发展趋势做出了预测和评价,并提出了四个值得研究的关键问题.     

高温壁面热流与温度一体化测量传感器研究

为了测量超燃冲压发动机燃烧室的热环境,从Gardon热流计原理出发,发展了一套水冷热流/壁温一体化测量技术.采用热阻分析方法,对传感器的热结构进行了分析与优化设计.测试了多种隔热与外壳材料对传感器响应特性的影响.通过辐射加热方式对传感器进行了标定,获得了热流/电压、壁温/热流的标定曲线.采用该传感器,在模拟马赫数6、总温1800K的来流条件下,对超声速燃烧室的热环境进行了初步测量,获得了与传热分析相一致的结果.     

多维振动环境试验控制策略的分析基础

阐述了多维振动环境试验的控制原理和分析基础.提出了点激励和面激励的概念和多维面激励加速度谱矩阵与位移谱矩阵的转换关系.推导出振动台个数等于、多于和少于控制点数的三种情况的控制算法,问题的解分别是精确解、最小二乘解和最小摆动解.也介绍了总驱动功率达到最小的互谱相位控制方法.基于真实模拟使用环境的目标,讨论了工程应用中的应对策略.