摘要：针对目前车辆振动能量回收率较低的问题,为探究路面振动能量俘获技术,笔者对基于压电效应的道路振动能量俘获系统进行了研究。设计并搭建了能量俘获模拟系统,并进行了测试。首先,基于PZT-5H系列压电陶瓷设计了压电振子,并对影响压电振子能量转化效率的振动模态及支撑方式进行分析及设计;然后,对整流电路、稳压电路及储能电路进行了分析,并基于集成芯片LTC3588-1设计了外围电路,通过引脚选择3.3 V的输出电压并将其输出的电能储存在超级电容中;最后,利用激振器搭建了道路振动能量俘获模拟系统对压电振子进行了测试。LED灯的模拟负载电路验证了该能量俘获系统的可行性;激振器载荷加载试验结果表明该能量俘获系统的能量转换效率约为0.5%。

摘要：如何给海量传感器供能是电力物联网建设亟待解决的问题,能量收集技术为解决该问题提供了一种可行方案。变压器在工频磁场的作用下广泛存在主频为100 Hz的振动能量,但一直缺乏有效的收集方式。文中采用悬臂梁谐振结构,设计制作了电磁感应与压电效应复合的振动能量收集器;测试了所制作能量收集器的频率响应特性,器件谐振频率为100Hz,压电部分与电磁部分的3dB频带宽度分别为4.1Hz与2.0Hz;在100Hz/5m·s^(-2)的振动条件下,压电部分与电磁部分的开路电压分别为44.98、6.85V,最大输出功率28.17mW,且可以在300 s内将100 mF电容充电至3.81 V。在实验室模拟条件及变压器现场测试条件下,测试了能量收集器的应用前景,所制作能量收集器通过收集变压器工作时外壳的振动能量,可以带动温湿度传感器件工作。

摘要：在单层过渡金属硫化物(Transition metal dichalcogenides,TMDs)的合成过程中,缺陷是不可避免的,而且缺陷对单层TMDs的物理化学性质有着重要的影响。为了研究晶界(Grain boundaries,GBs)对单层TMDs压电效应的影响,基于密度泛函理论(Density functional theory,DFT),计算了36种含晶界单层TMDs和36种不含晶界单层TMDs的压电系数。结果表明:晶界的存在会增强单层TMDs的压电效应,这是由于晶界会导致体系产生应变梯度,从而激发了挠曲电效应。压电系数的变化呈现明显的周期趋势,即随着硫族元素相对原子质量的增加压电系数逐渐增大,其中,含晶界的单层MoTe_(2)的压电系数最大为11.17 pm/V,与单层MoTe_(2)(8.74 pm/V)相比,提高了约27.8%。本文的研究结果可以为开发应用于飞行器中的高灵敏度传感器和高精度控制器的设计提供理论指导。

摘要：作为电介质大家庭的重要成员,铁电材料以其蕴含丰富的物理性质而闻名,并因此吸引了大量科技工作者.压电效应是铁电材料最为重要的物理性质之一,同时也是目前铁电材料所有物理性质中应用最为广泛的.例如:水声声呐系统、医疗超声探头、压电驱动器等器件的核心压电元件均为铁电材料.本文将以时间为轴,重点介绍钛酸铅基铁电材料压电效应的发展历史,同时讨论铁电材料微观结构、极化状态与压电效应之间的构效关系.本文涉及到影响铁电材料压电效应的一些重要因素,如:"准同型相界"、"软性掺杂"、"极化旋转"、"局域结构无序"等,希望能够在铁电功能材料的设计方面给予读者启发.

摘要：实验研究中发现LiNbO3集成光波导电场传感器的输出波形中叠加有频率在几百千赫兹左右的振荡信号,导致传感器探测到的电场信号发生畸变。从LiNbO3衬底的压电效应出发对这一谐振现象进行了理论分析。比较谐振频率的理论计算值和实际测量值得知,LiNbO3衬底的宽度是影响谐振的主要因素。针对一种用于雷电电磁脉冲测量的LiNbO3集成光波导电场传感器,其设计衬底宽度为3mm,再次实验发现振荡信号被抑制在-30dB以下。

摘要：讨论了在光折变LiNbO3晶体中建立电场控制的 2× 2直通交换开关的原理设计方案。通过控制读出光栅时外加电场的大小使读出光满足或偏离布拉格条件 ,从而控制衍射效率为 1或 0 ,实现开关的交换和直通操作。全面考虑了电场作用下晶体的压电和电光效应 ,基于衍射效率公式和光栅的布拉格条件 。

摘要：介绍了一种新颖的基于Mindlin板理论的AT切石英晶体谐振器设计程序及其计算过程。该程序根据已知的石英晶体谐振器频率、电极厚度等参数来推算出最佳石英晶体板尺寸、电极长度、电容比等参数;可以计算出石英晶体板的色散、频谱、温频、电容比与频率关系,为石英晶体谐振器的设计提供重要参考。所有计算都考虑了石英晶体的压电效应,并给出了电容比这一重要的电路参数,进一步提高了结果的精确性。该设计程序可减少产品设计过程中的盲目性和试验时间。

摘要：在动态测试与校准领域,激光测振技术已经成为动态测试与校准的重要手段,其性能直接影响测量结果,因此对激光测振仪的校准技术研究显得尤为重要。本文提出了一种基于压电效应的激光测振仪的校准方法,设计以压电梁为敏感元件的测试系统,通过理论分析,建立了压电梁的动力学有限元模型,使用ANSYS软件,施加不同的载荷约束,模拟激光测振仪的振动测量环境,仿真结果显示,压电梁的输出响应快、延迟小,无论是直流偏置还是交流激励,激励信号与仿真压电梁输出的位移信号的相对误差都小于1%,实现压电梁对测量光直接进行频率调制,能够对激光测振仪的动态性能进行标定,并提高校准效率和适用范围,为激光测振仪校准技术的进一步研究提供了方法。

摘要：阐述压电效应以及普通气囊式蓄能器吸收压力脉动的原理。针对液压系统需要减少压力脉动的需求以及压电材料能将外界振动能量直接转变为可利用的电能的特点,设计一种压电式气囊蓄能器,相对于普通气囊式蓄能器,不仅能够更好地衰减液压系统中的压力脉动,还能将一定的振动能有效回收。

摘要："透明海洋"开发需要为远洋检测传感器提供可持续电源,基于压电效应的振荡水柱发电原理是采集波能驱动压电功能材料形变实现能量转换,系统结构简单,稳定性好。基于线性波浪理论,建立振荡水柱(OWC)二维数值波浪水槽。流体动力学(CFD)分析结果表明,造波稳定,波浪在气室内形成的空气压强在时域上呈现一定周期性,经数据处理拟合为正弦曲线。应用ANSYS软件系统的参数化设计语言(APDL)功能开发空气驱动压电材料形变输出能量的仿真模型,分析产生电压变化特性。