新型双脚步推式微型进给机构的研究

相对于传统“尺蠖式”进给原理，模仿人走路的方式，提出“双脚步推式”进给原理。利用压电元件为驱动源，研制出在大范围内，具有很高分辨力，同时能够连续平稳进给的微型进给机构。该机构的优点概括为：１）不论压电元件的电致伸缩量是多么的有限，利用“双脚步推式”进给原理，可以实现连续平稳的大范围进给；２）在开环控制状态下，该机构能够得到高于０．１μｍ的位移分辨力；３）系统结构简单，控制容易，性能稳定。     

压电陶瓷驱动器的迭代学习逆补偿混合控制

由于压电驱动器具有迟滞、蠕变等非线性特征,在精密定位中存在较大的位移跟踪误差。本文对此提出了一种逆补偿和迭代学习控制算法相结合的控制方法。利用逆补偿器作为前馈,使压电陶瓷驱动器的位移跟踪误差得到一定的补偿,再利用迭代学习控制方法进行反馈,进一步减小压电驱动器的位移跟踪误差。仿真实验结果表明,该方法具有良好的控制效果,能够将驱动器的输出位移误差由37.26%减小到0.51%以内。     

基于聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜的密封舱壁穿孔损伤识别技术

日益恶化的空间碎片环境将严重威胁空间站及航天员的在轨安全。文章基于聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）压电薄膜设计了一种密封舱壁穿孔损伤识别技术方案,用于识别空间碎片超高速撞击对航天器密封舱壁造成的损伤模式,可为航天员合理选择应急措施提供依据。首先,发射超高速弹丸穿透铝合金靶板以模拟密封舱壁被击穿损伤的情况,形成的碎片云撞击PVDF压电薄膜探头,利用信号采集设备获取高速撞击引起的去极化效应信号,识别该信号的频率特征;其次,对PVDF压电薄膜探头及其支撑结构进行敲击试验,模拟在轨运行时因碰撞产生的干扰信号,掌握此类干扰信号的频率特征。试验结果表明,当系统采样频率为20 MHz时：1）所获得的探头去极化效应信号具有极为陡峭的上升沿,且上升沿的时长为亚μs量级;2）去极化效应信号主要由1 MHz以下的信号组成,但也包含少量的3～10 MHz高频成分;3）敲击探头及其支撑结构所产生的干扰信号频率在20 kHz以下。可根据频率差异进行两种信号的识别。     

纳米激光偏振干涉仪

纳米激光偏振干涉仪采用线偏振光干涉,并用偏振面的旋转角对干涉条纹进行细分,得到干涉条纹小数,因此有很高的分辨率.在结构设计中采用了线胀系数很小的特种铟钢并采取光程对称分布措施和保温措施,提高了仪器的稳定性.在细分机构中,选用光电转换的正弦信号3V 点做为瞄准点,使仪器的瞄准精度得到提高,在微进给系统中采用多片压电陶瓷叠加使用的方法,不但能产生微小位移,提高仪器的灵敏阈,而且能满足测量范围的要求.此外,文中还采用精度分析的方法计算了仪器的不确定度.     

精密压力压电敏感器件温度与压力间的函数关系

对石英压力压电敏感器件的原理分析表明:这种敏感器达到热平衡状态具有相当长的时间常数,大约一小时量级。在这种情况下,再也不能忽略敏感器件的温度随压力的变化关系。当人们一旦需要使用精密敏感器件时,使要考虑到这一关系;本文将论及这一函数关系。     

新型压电式粗糙度测量仪的研制

8587A 型表面粗糙度测量仪,是采用压电式传感器的多参数仪器。本文讨论有关实验及设计问题。随机轮廓图形实验,验证了压电传感器测得的波形能真实地复现表面特征的实际轮廓。长波传输特性实验提出了测定仪器长波传输特性的一种实用方法。仪器的设计采用组合式结构,控制及数据处理应用8031单片机。对压电传感器进行了改进,并研制了抗干扰电荷放大器及程控放大器,使仪器达到了设计要求。     

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。     

基于自适应LMS算法的空间光束快速精扫描跟踪控制方法

针对空间精密光学领域与国防应用对高精度快速光束控制的需求，给出自适应最小均方（LMS）算法对压电快摆镜进行光束扫描跟踪控制。首先描述了自适应LMS控制算法及快摆镜模型辨识方法，随后仿真分析了不同频率及迭代步长对自适应LMS算法跟踪控制的影响，最后采用自适应LMS算法进行了压电快摆镜辨识及扫描跟踪控制实验。实验结果表明，自适应LMS算法对2Hz、10Hz及其复合谐波信号扫描的跟踪误差分别为2.5%(3σ)、1.9%(3σ)和2.4%(3σ)，控制效果均优于PI控制算法。这种自适应LMS算法能有效跟踪多频扫描信号，为高精度空间光束快速扫描跟踪提供了一种可靠的技术手段。     

溶胶-水热法合成PZT纳米粉体及性能研究

结合溶胶-凝胶和水热法的优点,采用改进的溶胶-水热复合法在较低温下制备出纯相PZT纳米粉体,并对粉体的烧结性能进行了研究,分别讨论了烧结温度、保温时间等工艺参数对烧结陶瓷密度、微观结构和压电性能的影响.270℃保温热处理2h可合成出粒径约为20~30nm,具有良好分散性的钙钛矿型PZT纳米粉体,且具有良好的烧结活性.在1150℃烧结保温2h,压电性能达到最优(机电耦合系数: 0.50,机械品质因数: 410,压电常数: 220pC/N,介电常数: 1060).结果表明,溶胶水热复合法具有合成温度低、组分易于控制、粉体烧结活性高的优点.      

微扑翼飞行器驱动装置设计与动力学性能研究

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼驱动装置,并采用粒子群算法完成了微扑翼驱动装置结构参数优化设计;采用拉格朗日方程来建立微扑翼驱动系统动力学模型,对动力学性能进行了仿真研究.研究结果表明:采用正弦驱动电压,微扑翼驱动装置可以实现稳定扑打运动,另外,采用标准正弦驱动电压,在某一频段微扑翼驱动装置能实现高效扑动,而且通过调整驱动电压幅度能够控制扑动幅度.该研究为微扑翼飞行器运动控制奠定了基础.