摘要：分析了压电陶瓷叠堆执行器(piezoelectric ceramic stack actuator,PCSA)的刚度及其与位移输出的关系。在此基础上,提出了一种通过分别测量PCSA在相同驱动电压下空载时和在给定刚度的弹性框架预紧时的位移输出量,并根据测得的位移输出量解算PCSA刚度的刚度测量方法,建立了相应的PCSA的刚度测量系统原理。通过分析和建立弹性框架的伪刚体模型、刚度方程和应力方程,以达到对弹性框架的刚度特性进行准确设计的目的。利用有限元仿真和实验对提出的PCSA刚度测量方法和建立的系统特性进行了验证和测试。仿真和实验结果表明,根据建立的刚度方程能够对弹性框架的刚度进行准确估计,提出的PCSA刚度测量方法能够实现PCSA刚度的测量。

摘要：本文提出并研究了利用Bouc-Wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞位移在线观测器的方法,并采用迟滞位移在线观测器构成前馈控制系统实现了压电陶瓷执行器的输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化。在此基础上设计了相应的数字控制算法,实现了一种基于数字信号处理器的前馈线性化控制器,建立了相应的实验装置并进行了实验验证。实验结果表明,当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0.5 Hz幅值5 V的正弦电压时(功率放大器放大倍数为20倍),压电陶瓷执行器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为1.25μm和2.37%;当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0.5 Hz幅值递增的三角波电压时,压电陶瓷执行器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为1.80μm和3.06%。采用DSP实现的前馈线性化控制器能够较好地实现压电陶瓷执行器输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化,而且由于是开环控制,成本较低。

摘要：针对现有的基于压电陶瓷叠堆执行器的快速控制反射镜偏转角度较小的问题,提出了一种大角度定轴偏转压电式快速控制反射镜。采用基于柔性铰链的桥式位移放大机构将压电陶瓷叠堆执行器的输出位移放大,并将其作用到反射镜面上实现大角度定轴偏转。在此基础上,建立了压电式快速控制反射镜的结构和偏转角度输出方程,并通过理论推导和仿真对其工作时的最大偏转角度、最大应力和自然频率特性进行了分析。最后,通过实验测试对建立的压电式快速控制反射镜的工作原理和特性分析结果进行了验证。结果表明,建立的偏转角度输出方程能够根据压电陶瓷叠堆执行器的输出位移准确估计压电式快速控制反射镜的机械偏转角度,从而大大提高设计的效率;建立的压电式快速控制反射镜可以实现大于3°的镜面机械偏转,其固有频率为180Hz,能够满足高速稳像系统的偏转角度大、响应速度快的要求。

摘要：本文介绍了在测控技术及仪器专业本科教学中开设专业综合课程设计的实践,包括课程目的、选题原则、设计任务、组织实施方式、设计要求、注意事项及成绩评定方法等。通过几年的教学实践,发现专业综合课程设计不仅可以让学生将大学阶段几年来学习的知识点“串”起来,形成有机的整体,而且可以提高学生的专业素养和解决工程问题的能力,增强协作意识。

摘要：为了对圆形压电单晶执行器(CPUA)和基于圆形压电单晶执行器的系统(如微阀、微泵等)进行优化设计,基于经典薄板理论并将粘结层作为单独一层考虑,建立了固支边部分覆盖圆形压电单晶执行器在作用电压控制下的挠度特性模型并进行了实验验证。实验结果表明,用建立的模型预测圆形压电单晶执行器的静态挠度与实际测得值吻合,相对误差在4.83%以内,中心挠度相对误差在0.72%以内。

摘要：为了实现基于光频调制相位生成载波解调的干涉型光纤传感系统,需要对激光光源的频率进行调制。首先,文章根据直接电流调制原理设计并开发了一种半导体激光器光频调制驱动电源,主要由精密基准电压源、内部信号发生器、加法器、恒流源(电压电流转换、电流放大和电压负反馈)、慢启动电路、纹波抑制电路和过流保护电路等基本单元组成。接着,建立了测试调制特性和验证光频调制的实验系统对半导体激光器光频调制驱动电源进行实验验证。实验结果表明,文章设计并开发的半导体激光器光频调制驱动电源不仅能调制正弦波和三角波等波形,而且驱动电流连续可调,非线性失真系数仅为0.009%。同时还具有结构简单、驱动电流稳定、防浪涌击穿、防过载损坏和防静电击穿等优点。文章的研究工作为基于PGC解调的干涉型光纤传感系统的工程化开发与应用奠定了基础。