摘要：针对传统光开关静电驱动易引起电磁干扰等问题,该文提出了一种利用镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光电特性的光控复合驱动方式。阐述了基于PLZT陶瓷能量转换的驱动机理,建立了扭臂式光开关的光控复合驱动数学模型,并得到了驱动电压和输出位移的表达式。在此基础上采用COMSOL Multiphysics对光开关进行有限元仿真,利用所搭建的光学平台实验装置,对不同光照强度下的驱动性能进行理论、仿真和实验的对比分析。结果表明,光开关不同部位上的电势及电场线分布均匀,证明了模型结构设计的合理性。并且通过理论计算、仿真及实验研究验证了驱动数学模型的准确性,为开关控制提供理论基础。

摘要：监测轮轨力信号对于保障高速列车的安全运行、提高轨道线路的质量管理具有重要意义.然而,现有的轮轨力测试方法不能保证车轮在任意旋转角度下的测试精度与灵敏度,难以实现列车在高速行驶过程中轮轨力的实时连续测量.本文基于柔性电子技术设计了一款新型轮轨力传感器,在柔性衬底上设计环形应变栅结构,利用金属的压阻效应,获取环形区域内的整体变形随轮轨力变化的情况.垂向加载实验结果表明,柔性轮轨力传感器不仅具有良好的线性度,且在循环加载测试中表现出优异的稳定性和可重复性.更重要的是,该柔性轮轨力传感器能保证车轮在旋转任意角度情况下的测试精度与灵敏度.有限元仿真结果表明,在车轮内外两侧相对轴心等距离处布置柔性环形传感器,通过两侧传感器的输出信号可实现对轮轨横向力和垂向力的有效解耦.配合无线传感技术,柔性轮轨力传感器可实现高速列车轮轨力实时连续监测,对我国发展下一代智能高铁具有重要意义.

摘要：硬质金属电极与柔软人体皮肤之间的界面失效会导致脑机接口器件的信号漂移和性能不稳定,影响脑电信号的精确采集.本研究设计并制备了一种聚多巴胺甲基丙烯酰胺-聚丙烯酰胺(PDMA-PAAM)水凝胶.将多巴胺引入到聚丙烯酰胺水凝胶中,通过多巴胺的氨基与邻苯二酚基团在有机-无机界面上建立共价和非共价相互作用提高了界面粘结力.金属电极与人体皮肤之间形成了强附着和有效模量过渡体系,PDMA-PAAM水凝胶与猪皮之间的剥离力达到22 N m^(-1).此外,通过添加氯化钠和甘油,PDMA-PAAM水凝胶具有稳定的电导率和室温下60天以上的长期使用寿命.将本研究制备的PDMA-PAAM水凝胶集成在柔性金电极上用于脑机接口,采集到的脑电信号强度和波形与同类商用产品基本一致,且PDMA-PAAM水凝胶柔性电极具有更稳定的界面.

摘要：针对目前微镜驱动存在的一些问题,提出了一种基于PLZT(锆钛酸铅镧陶瓷)/PVDF(聚偏氟乙烯)驱动的非接触式微镜平移机构.首先根据非接触式微镜平移机构各功能部件来确定总体的设计方案.然后对微镜平移机构进行理论分析和设计计算,确定微镜平移机构的尺寸参数.最后对总体机构的位移、应力进行有限元分析.分析结果表明,光控微镜平移机构计算结果与模拟结果具有较好的一致性,验证了平移机构设计的合理性和可行性.基于PLZT/PVDF驱动的微镜平移机构可实现二维运动并对微镜进行精确有效的位移控制,具有响应速度快、非接触式、远程控制和无电磁干扰等优点,可应用于独立的工作环境中.