基于一次正、二次逆壓電效應(yīng)可作動傳感器的研究.pdf

1、隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，壓電式的傳感器和執(zhí)行器在許多領(lǐng)域得到廣泛研究，并逐漸向智能化、集成化、精密微型化及一體化方向發(fā)展。本課題來源于史麗萍教授的黑龍江省科技廳青年科學(xué)技術(shù)基金“壓電式微傳感器與執(zhí)行器集成一體化理論及應(yīng)用研究（項目編號QC08C09）”。本文通過理論、實驗和仿真對壓電體的多次壓電效應(yīng)進(jìn)行了分析，并利用其原理設(shè)計出可作動傳感器，具體工作如下:
　　基于經(jīng)典壓電理論、電介質(zhì)物理學(xué)理論、各項異性彈性力學(xué)理論等，在壓電陶瓷不同

2、的機(jī)械和電學(xué)邊界條件下，對其從正壓電效應(yīng)開始的各次壓電效應(yīng)理論進(jìn)行分析。
　　通過建立PZT-5壓電陶瓷疊堆的一次正、二次逆和三次正壓電效應(yīng)的實驗結(jié)構(gòu)，測量其在外力作用下，壓電體各次壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓、力和位移值，并把這些物理量分離開來。利用ANSYS有限元分析軟件對從正開始的各次壓電效應(yīng)進(jìn)行仿真，得出壓電體在靜態(tài)場中各次壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓和位移值。將實驗測量和仿真結(jié)果與理論輸出進(jìn)行對比，驗證理論分析的正確性，及實驗結(jié)構(gòu)設(shè)置和模型

3、建立的合理性。
　　由于陶瓷疊堆一次正壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷具有流失特性，對其二次逆必定存在影響，本文通過電路將電荷儲存起來，避免泄漏。同時，可進(jìn)一步將此電路與鋰電池組成儲能元件，實現(xiàn)壓電發(fā)電的功能。
　　最后，根據(jù)多次壓電效應(yīng)的理論研究與實驗驗證，提出基于一次正、二次逆壓電效應(yīng)可作動傳感器研制的新方法。通過選擇可作動傳感器的核心元件，確定預(yù)緊方式、結(jié)構(gòu)形式和外殼樣式等，對整體方案進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計出新型的可作動傳感器，并通過實驗驗