本文關(guān)鍵詞：面內(nèi)扭轉(zhuǎn)壓電圓片諧振器及其在液體粘度測量中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 螺旋電極 壓電陶瓷 扭轉(zhuǎn)諧振器 振動法 粘度計

【摘要】：近年來,壓電扭轉(zhuǎn)諧振器在精密傳感器和先進致動器領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,如超聲馬達、壓電泵、光學(xué)掃描器、粘度計和能量回收裝置等。現(xiàn)有的壓電扭轉(zhuǎn)諧振器結(jié)構(gòu)上絕大多數(shù)是細長圓柱型的,產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波沿著長度方向傳播,本文提出一種基于螺旋叉指電極的壓電圓片扭轉(zhuǎn)諧振器,其可以有效產(chǎn)生沿徑向傳播的面內(nèi)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波,具有結(jié)構(gòu)簡單、加工便捷、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。同時本文進一步探索這種圓片扭轉(zhuǎn)諧振器在液體粘度測量領(lǐng)域的應(yīng)用,鑒于其具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可實現(xiàn)在線測量等優(yōu)勢,有望成為便攜式粘度計領(lǐng)域的有力競爭者。 本文首先研究螺旋電極式壓電諧振器的工作原理,提出等螺旋角和等電極間隔兩種基本形式的螺旋電極式壓電諧振器,基于壓電方程推導(dǎo)其靜態(tài)扭轉(zhuǎn)位移和扭轉(zhuǎn)角,研究螺旋角α和等距螺旋線的起始半徑b值對其扭轉(zhuǎn)位移輸出特性的影響,推導(dǎo)其振動的特征方程,建立動態(tài)等效電路模型。然后探究復(fù)雜極化情況下有限元壓電耦合分析方法,仿真研究電場的不一致分布特性、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)位移特性和諧響應(yīng)特性,并實際制作螺旋電極式壓電諧振器,進行電學(xué)導(dǎo)納和多普勒測試,并將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果做對比。最后研究基于阻抗分析的粘度測量方法,制作粘度計原型機,在甘油水溶液中測試對粘度計進行了穩(wěn)定性和線性度測試。實驗結(jié)果表明：邊緣固定狀態(tài)下,施加峰峰值為400Vp-p頻率為1Hz的正弦電壓激勵,測得等螺旋角和等電極間距壓電諧振器在r=6mm處的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)角分別為0.00458°和0.00605°,多普勒測振儀掃頻測得一階扭轉(zhuǎn)諧振頻率分別是86.0kHz和84.4kHz。粘度計在28℃甘油水溶液中,動態(tài)電阻R2與粘度和密度乘積的平方根(?)ρμ的關(guān)系滿足y=19.23x,其R-square是0.997,諧振頻率漂移△f與(?)ρμ的關(guān)系滿足y=-42.34x一272.6,其R-square是0.9763。
【關(guān)鍵詞】：螺旋電極 壓電陶瓷 扭轉(zhuǎn)諧振器 振動法 粘度計
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB933;TN384
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 扭轉(zhuǎn)諧振器的分類與發(fā)展10-13
• 1.3 流體粘度計的分類與發(fā)展13-20
• 1.3.1 流體粘度的概念基礎(chǔ)13-14
• 1.3.2 流體粘度計的分類與發(fā)展14-20
• 1.4 本文選題的意義與論文結(jié)構(gòu)20-23
• 第二章 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器23-47
• 2.1 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器的原理23-34
• 2.1.1 螺旋電極的結(jié)構(gòu)形式23-24
• 2.1.2 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器的靜態(tài)分析24-28
• 2.1.3 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器的面內(nèi)扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)28-34
• 2.2 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器的有限元仿真分析34-39
• 2.2.1 ANSYS有限元仿真分析步驟與方法優(yōu)化35-37
• 2.2.2 ANSYS有限元仿真結(jié)果37-39
• 2.3 螺旋電極式壓電扭轉(zhuǎn)諧振器的加工與測試39-45
• 2.3.1 樣機制作39-40
• 2.3.2 電學(xué)阻抗測試40-41
• 2.3.3 位移特性測試41-45
• 2.4 本章小結(jié)45-47
• 第三章 阻抗法粘度測量原理及其實驗47-65
• 3.1 壓電諧振器的機械阻抗特性47-49
• 3.1.1 流體剪切波傳播特性47-48
• 3.1.2 諧振器的機械阻抗特性48-49
• 3.2 壓電諧振器的電學(xué)阻抗集總參數(shù)模型49-53
• 3.2.1 無負載時,壓電諧振器的集總參數(shù)模型49-51
• 3.2.2 有負載時,壓電諧振器的集總參數(shù)模型51-53
• 3.3 機械阻抗與電學(xué)阻抗的關(guān)系53-54
• 3.4 等效電學(xué)參數(shù)的計算方法54-56
• 3.4.1 直接計算等效電學(xué)參數(shù)的方法54-55
• 3.4.2 導(dǎo)納圓法計算等效電學(xué)參數(shù)55-56
• 3.5 粘度計樣機的制作與實驗配置56-57
• 3.6 基于阻抗法的粘度測量實驗57-61
• 3.7 本章小結(jié)61-65
• 第四章 總結(jié)與展望65-69
• 4.1 全文總結(jié)65-66
• 4.2 研究展望66-69
• 參考文獻69-75
• 附錄A 坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系75-77
• 致謝77-79
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蘆志強;潘成亮;馬玉婷;;基于螺旋叉指電極的壓電圓盤扭轉(zhuǎn)致動器[J];壓電與聲光;2010年05期

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本文編號：939264