新型壓電復合換能器及其應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書主要討論了兩種壓電復合換能器，即1-3型壓電復合換能器和金屬- 陶瓷壓電復合換能器。對于1-3型壓電復合換能器，主要從它的制備方法， PZT相體積百分比以及PZT小柱的形狀參數(shù)對換能器的靜水壓性能及機電性能的影響等方面進行了討論，同時研究了1-3型壓電復合材料的剩余極化強度、退極化等。對于金屬-陶瓷壓電復合換能器，主要圍繞鈸式壓電復合換能器進行研究。運用有限元分析方法，分析計算了不同工作模式下，鈸式壓電復合換能器的縱向位移；用理論和試驗的方法，研究了金屬端帽及PZT圓片的形狀參數(shù)對換能器性能的影響，同時還對換能器基陣進行了研究。    本書可作為微電子學與固體電子學、檢測技術(shù)和自動化裝置、智能科學與技術(shù)、測試計量技術(shù)與儀器專業(yè)的本科生和研究生的教學參考書，也適用于相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員。

書籍目錄

序前言主要物理量符號集第1章 緒論　1.1 壓電材料的發(fā)展歷程　1.2 壓電復合材料的研究現(xiàn)狀　　1.2.1 壓電復合材料的連通性及其結(jié)構(gòu)　　1.2.2 O-3型、1-3型壓電復合材料　　1.2.3 金屬-陶瓷壓電復合換能器　　1.2.4 壓電復合材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系　　1.2.5 壓電復合材料目前存在的問題及發(fā)展方向　1.3 壓電復合材料及其換能器在水聽器領(lǐng)域的應(yīng)用研究　1.4 壓電復合換能器在振動測量領(lǐng)域的應(yīng)用研究　參考文獻第2章 1-3型壓電復合材料　2.1 1-3型壓電復合材料的工作原理　2.2 1-3型壓電復合材料的制備　2.3 1-3型壓電復合材料的鐵電性　　2.3.1 電位移的測量　　2.3.2 電場的測量　　2.3.3 應(yīng)變的測量　　2.3.4 1-3型壓電復合材料的鐵電性　2.4 □（□）值的測試方法　2.5 PZT相體積分數(shù)與壓電復合材料性能之間的關(guān)系　　2.5.1 與靜水壓壓電電荷常數(shù)□之間的關(guān)系　　2.5.2 與相對介電常數(shù)ε之間的關(guān)系　　2.5.3 與靜水壓壓電電壓常數(shù)□的關(guān)系　　2.5.4 與靜水壓靈敏值□的關(guān)系　　2.5.5 與厚度模機電耦合系數(shù)Kt的關(guān)系　　2.5.6 與機械品質(zhì)因素Qm值之間的關(guān)系　　2.5.7 與聲速VD之間的關(guān)系　　2.5.8 與特性阻抗Z的關(guān)系　2.6 PZT小柱的長寬比（ι/ω）與復合材料的性能關(guān)系　2.7 PZT小柱的寬厚比ω/t與復合材料的性能關(guān)系　　2.7.1 與□、□及□·□之間的關(guān)系　　2.7.2 與聲學特性及機電特性之間的關(guān)系　2.8 聚合物對復合材料靜水壓性能的影響　2.9 復合材料性能與壓力的關(guān)系　　2.9.1 壓應(yīng)力與復合材料的極化強度　　2.9.2 相對介電常數(shù)□/□與靜水壓P的關(guān)系　　2.9.3 靜水壓壓電常數(shù)□值與靜水壓P的關(guān)系　2.10 小結(jié)　參考文獻第3章 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料有限元分析　3.1 1-3-2型壓電復合材料　3.2 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料有限元分析　　3.2.1 ANSYS的操作界面和一般分析過程　　3.2.2 前處理過程　　3.2.3 施加載荷與求解　　3.2.4 后處理過程　3.3 基于ANSYS的1-3-2型壓電復合材料面板應(yīng)力放大作用有限元分析　　3.3.1 應(yīng)力放大作用分析過程　　3.3.2 1-3-2型復合材料的表面應(yīng)力分布和位移分布　　3.3.3 金屬面板參數(shù)對復合材料壓電性能的影響　3.4 命令流的輸入　3.5 小結(jié)　參考文獻第4章 基于軸對稱薄殼截錐單元的鈸式壓電復合換能器有限元分析　4.1 基于軸對稱薄殼截錐單元的鈸式壓電復合換能器有限元分析　4.2 陶瓷片為縱向極化時鈸式換能器的縱向位移　4.3 陶瓷片為徑向極化時鈸式換能器的縱向位移　4.4 陶瓷片為切向極化時鈸式換能器的縱向位移　4.5 結(jié)果與分析　4.6 小結(jié)　參考文獻第5章 基于ANSYS的鈸式壓電復合換能器有限元分析　5.1 鈸式壓電復合換能器的軸對稱分析　5.2 在ANSYS軟件中建立鈸式壓電復合換能器模型　　5.2.1 定義單元類型及屬性　　5.2.2 設(shè)置材料屬性　　5.2.3 實體模型的建立　　5.2.4 劃分網(wǎng)格　　5.2.5 施加約束和耦合條件　5.3 鈸式壓電復合換能器特性研究　　5.3.1 力與位移的關(guān)系　　5.3.2 等效壓電常數(shù)□與鈸式壓電復合換能器形狀參數(shù)的關(guān)系　5.4 小結(jié)　參考文獻第6章 鈸式壓電復合換能器的制作　6.1 端帽制作　6.2 鈸式壓電復合換能器的制作　6.3 端帽材料的選定　6.4 黃銅箔厚度的選定　6.5 端帽幾何尺寸的選定　6.6 壓電陶瓷的選定　6.7 黏結(jié)劑的選定　6.8 黏結(jié)層厚度的確定　6.9 老化工藝的確定　6.10 小結(jié)　參考文獻第7章 鈸式壓電復合換能器的高位移性能　7.1 位移與端帽形狀參數(shù)的關(guān)系　　7.1.1 力-位移關(guān)系　　7.1.2 電場-位移關(guān)系　　7.1.3 位移遲滯特性　　7.1.4 位移與端帽的形狀參數(shù)te、tb的關(guān)系　7.2 等效壓電常數(shù)□與端帽形狀參數(shù)的關(guān)系　　7.2.1 等效壓電常數(shù)□與端帽深度te的關(guān)系　　7.2.2 等效壓電常數(shù)□與端帽底部直徑□及銅箔厚度□的關(guān)系　7.3 位移與壓電陶瓷厚度tp的關(guān)系　7.4 小結(jié)　參考文獻第8章 鈸式壓電復合換能器的靜水壓壓電性能　8.1 鈸式壓電復合換能器在靜水壓條件下的工作原理　　8.1.1 縱向極化的鈸式壓電復合換能器　　8.1.2 切向極化的鈸式壓電復合換能器　8.2 靜水壓壓電常數(shù)及靜水壓靈敏值的測試結(jié)果　8.3 鈸式壓電復合換能器的耐壓性能研究　8.4 小結(jié)　參考文獻第9章 鈸式壓電復合換能器的機電性能研究　9.1 等效機電耦合系數(shù)和能量傳輸系數(shù)　9.2 鈸式壓電復合換能器的頻率特性　　9.2.1 頻率響應(yīng)特性　　9.2.2 形狀參數(shù)與基波諧振頻率的關(guān)系　9.3 小結(jié)　參考文獻第10章 鈸式壓電復合換能器基陣　10.1 平面均勻基陣的靜水壓性能　　10.1.1 并聯(lián)基陣　　10.1.2 串聯(lián)基陣　10.2 鈸式壓電復合換能器的堆疊結(jié)構(gòu)　10.3 平面均勻基陣的水聽器性能　　10.3.1 水聽器的自由場電壓接收靈敏度及測試方法　　10.3.2 均勻平面基陣的指向性　10.4 小結(jié)　參考文獻第11章 基于1-3型壓電復合材料的圓柱形水聽器　11.1 圓柱形水聽器在低頻接收時的靜態(tài)理論分析　　11.1.1 彈性力學分析及其應(yīng)力解　　11.1.2 自由場開路電壓及開路接收電壓靈敏度　11.2 徑向極化圓柱形水聽器的設(shè)計　　11.2.1 背襯材料的厚度與透射系數(shù)　　11.2.2 背襯材料的楊氏模量與抗靜水壓能力　　11.2.3 靈敏度與背襯材料　　11.2.4 靈敏度與復合材料的厚度　11.3 徑向極化圓柱形水聽器的研制　11.4 小結(jié)　參考文獻第12章 新型壓電振動加速度傳感器　12.1 壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)　12.2 壓電加速度傳感器的工作原理　12.3 頻響特性　12.4 新型壓電振動加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計　　12.4.1 1-3型振動加速度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計　　12.4.2 鈸式振動加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計　12.5 新型壓電振動加速度傳感器的電壓靈敏度　　12.5.1 新型振動加速度傳感器電壓靈敏度的靜態(tài)理論分析　　12.5.2 新型振動加速度傳感器輸出電壓與電壓靈敏度　12.6 新型壓電振動加速度傳感器的信號處理電路設(shè)計    12.6.1 壓電振動加速度傳感器對測量電路的要求    12.6.2 電荷放大器的工作基本原理    12.6.3 電荷放大電路的設(shè)計    12.6.4 低通濾波電路的設(shè)計　12.7 電壓靈敏度的非線性補償設(shè)計    12.7.1 線性插值的實現(xiàn)方法    12.7.2 利用線性插值實現(xiàn)非線性補償    12.7.3 補償結(jié)果　12.8 小結(jié)　參考文獻第13章 等靜壓壓電常數(shù)的測試方法　13.1 等靜壓壓電常數(shù)　13.2 等靜壓壓電電壓常數(shù)測試系統(tǒng)    13.2.1 信號的檢測    13.2.2 基于PKD01峰值保持器的gh值測試系統(tǒng)    13.2.3 基于虛擬儀器的gh值測量系統(tǒng)　13.3 小結(jié)參考文獻附錄 有限元分析計算程序

編輯推薦

　　作者率先在國內(nèi)開展了從較為成熟的PZT/聚合物1-3型電復合材料入手，堅持這一方向10余年，涉及到結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算、材料的選擇、制作工藝、性能及其測試，以及器件和應(yīng)用等多方面的內(nèi)容。本書是作者在自己研究工作基礎(chǔ)上撰寫而成的，和許多有關(guān)材料的研究工作不同，該書把材料的研究和換能器的開發(fā)與應(yīng)用更加緊密地結(jié)合在一起，擴展了思路，使該書對壓電換能器的開發(fā)有更重要指導意義。

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