基于一次正、二次逆壓電效應可作動傳感器的研究.pdf

1、隨著傳感技術的發(fā)展，壓電式的傳感器和執(zhí)行器在許多領域得到廣泛研究，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技術基金“壓電式微傳感器與執(zhí)行器集成一體化理論及應用研究（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進行了分析，并利用其原理設計出可作動傳感器，具體工作如下:
　　基于經典壓電理論、電介質物理學理論、各項異性彈性力學理論等，在壓電陶瓷不同

2、的機械和電學邊界條件下，對其從正壓電效應開始的各次壓電效應理論進行分析。
　　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的實驗結構，測量其在外力作用下，壓電體各次壓電效應產生的電壓、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進行仿真，得出壓電體在靜態(tài)場中各次壓電效應產生的電壓和位移值。將實驗測量和仿真結果與理論輸出進行對比，驗證理論分析的正確性，及實驗結構設置和模型

3、建立的合理性。
　　由于陶瓷疊堆一次正壓電效應產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)多次壓電效應的理論研究與實驗驗證，提出基于一次正、二次逆壓電效應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，確定預緊方式、結構形式和外殼樣式等，對整體方案進行設計，設計出新型的可作動傳感器，并通過實驗驗