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oe1(光电查) - 科学论文

14 条数据
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  • 原位制备的掺铌Pb(Zr,Ti)O3薄膜悬臂梁内场依赖低频压电能量收集特性

    摘要： 基于压电薄膜的悬臂梁结构因具有简化加工步骤且能实现更高能量收集性能而受到研究关注。本研究展示了一种无需退火和极化的掺铌锆钛酸铅（PZT）厚膜原位沉积工艺，验证了该薄膜作为低频振动源专用能量收集器的可行性。通过电容-电场曲线的显著偏移证实了薄膜在沉积过程中形成了原位电畴，表明存在内建电场。研究发现所谓的印迹行为与压电能量收集性能直接相关。作为最佳案例，12摩尔%铌掺杂的悬臂梁收集器展现出最显著的印迹行为，其品质因数达到约19.1 GPa，功率密度约为1436 mW·cm?3·g?2，与其他报道值相比具有竞争力。

    关键词： 薄膜、悬臂梁、压电能量收集、铌掺杂、PZT

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于Brinson形状记忆合金的分布式参数模型：一种谐振频率可调的悬臂式PZT能量收集器

    摘要： 本文提出了一种压电振动能量采集器的分析模型，该模型包含可调节谐振频率的Brinson形状记忆合金（SMA）板。由于能量采集器需通过调节至激励频率以实现最大功率输出，因此通过改变SMA温度来调节复合梁的固有频率。除SMA外，该模型还包含压电层和子结构层?；谂防?伯努利梁假设，推导出电压、电流及功率输出随温度变化的频率响应表达式。参数研究表明：在开路与短路条件下，前三阶振动模态的固有频率调节范围可达25%-26%。

    关键词： 压电材料，能量收集器，形状记忆合金，可调谐，悬臂梁

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2017年IEEE光子学前沿技术研讨会（WRAP）-海得拉巴（2017.12.18-2017.12.19）] 2017年IEEE光子学前沿技术研讨会（WRAP）-基于集成光学MEMS与双环谐振器的差压传感器

    摘要： 本工作设计并模拟了一种差压传感器，采用半径分别为5微米和4微米的环形谐振器双环结构，该结构置于尺寸为100微米×30微米×5微米的悬臂梁固定端。悬臂梁所受应力会改变波导的折射率，从而导致谐振波长偏移。该传感器实现了15.544皮米/千帕的灵敏度，在1.55微米波长下工作，可应用于航空、医疗及汽车领域。

    关键词： 悬臂梁、光机效应、差压传感器、双环谐振器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用双压电晶片致动器的镊子抓取物体质量测量

    摘要： 本文介绍了一种用于显微操作中质量检测的镊子。该镊子尺寸为52毫米×30毫米×10毫米，重37克。每个镊指由带有不锈钢尖端的双压电晶片致动器构成。其中一把镊子作为振动器以其共振频率振荡，另一把作为抓取器控制双压电晶片致动器尖端之间的开合间隙。文中描述了将两根梁与集中质量体接触模拟为弹簧的仿真模型。当镊子抓取物体时，其共振频率会升高。通过实验获得了物体质量与频率之间的关系。由于压电效应产生的电荷也会影响共振频率，实验中的频率变化幅度小于仿真结果。

    关键词： 共振频率、质量评估、悬臂梁、压电执行器、振动

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 功能梯度挠曲电微梁能量收集器的能量收集特性

    摘要： 由于具有强烈的尺寸依赖性，挠曲电效应可能成为微纳尺度能量收集器中压电效应的绝佳替代方案。本文建立了基于悬臂梁的功能梯度挠曲电能量收集器的尺寸依赖解析模型，采用哈密顿原理推导控制方程，并通过伽辽金法获得电输出与能量转换效率的近似闭式解。对于功能梯度挠曲电能量收集器，其有效挠曲电响应不仅受挠曲耦合系数控制，还与其一阶导数相关。数值分析表明：由3μm厚聚偏氟乙烯/钛酸锶构成的功能梯度挠曲电能量收集器，在体积分数指数从零变化至无穷大时，最佳工作频率从41407Hz逐渐降至7761Hz，最优负载电阻则从0.99MΩ逐步增至83.91MΩ；同时将厚度从3μm缩减至0.3μm可使归一化功率密度和能量转换效率分别提升约一个和两个数量级；此外，当应变梯度弹性系数增大时，固有频率会升高而对应最大电输出则会降低。

    关键词： 功能梯度材料、挠曲电效应、悬臂梁、应变梯度弹性效应、能量收集器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用碳化硅（SiC）作为悬臂梁基底的压电能量收集器（PEH）完整系统建模

    摘要： 碳化硅（SiC）是一种具有高硬度与强健特性的材料，可在高温环境下工作。本研究旨在探索在集成悬臂式配重块（其垂直位移方向与法向平面垂直）的碳化硅晶圆上制备立方压电元件的可行性。随着电子电路技术的进步，功耗已降至纳瓦级。因此，通过压电材料收集环境能量并转化为电能，将为低功耗设备供电提供有效途径。谐振特性可通过调节配重块来优化输出功率，而阻尼比是关键的优化参数。理论分析表明，较小的阻尼比能提升压电能量采集器（PEH）的输出功率。本文将阐述数学建模方法、仿真验证过程及名为"通用精密全波整流器"的条件电路。

    关键词： 碳化硅，优化，分析建模，悬臂梁，压电

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [材料展望：从自然到纳米材料] 高分子科学与技术进展（选自2017年美国高分子协会年会论文）|| 基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的摩擦电动能收集技术

    摘要： 本文提出了一种金属-介质附着电极平行板接触式摩擦电能量收集器，可将振动动能转化为电能。该装置采用铜（金属）与聚二甲基硅氧烷（PDMS，介质）组成的摩擦副。我们设计了一种悬臂梁结构：将铜箔粘贴在作为摩擦层兼顶部电极的厚纸板上，底部电极则采用单面覆铜FR4印刷电路板（PCB），其表面旋涂有PDMS。通过手动轻敲悬臂梁结构电极施加机械振动来测试该能量收集器，数字示波器测量显示其峰值输出电压、电流和瞬时功率密度分别为29.6伏特、29.6微安和100.13微瓦/平方厘米。

    关键词： 摩擦电对、悬臂梁、印刷电路板、聚二甲基硅氧烷、摩擦电

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [IEEE 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 上海 (2018.8.8-2018.8.11)] 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 一种特殊生物传感器的机械仿真

    摘要： 悬臂梁式传感器是最常见的MEMS传感器之一。本文以分析换能器的过程为例，阐述了如建立模型和对结果数据进行数学运算以获取悬臂梁式传感器性能参数的方法。我们还说明了悬臂生物传感器的工作原理，同时解释了悬臂梁的工作理论，以及基于机械仿真指导的悬臂梁传感器设计。

    关键词： 仿真、ANSYS、生物传感器、悬臂梁、微机电系统（MEMS）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 预载悬臂梁非线性压电执行器

    摘要： 压电驱动广泛应用于智能结构系统的主动振动控制，相关研究主要集中于线性机电装置。本文研究了一种新型压电执行器的设计与分析，该执行器采用带加载弹簧的压电悬臂梁产生位移输出。该装置具有动能与势能转换相关的特殊非线性特性，可在较低电压下增大输出位移。通过拉格朗日函数和欧拉-拉格朗日方程建立解析模型，利用MATLAB进行数值仿真，并通过实验验证其增强性能。采用不同预紧力加载弹簧的实验装置对模型进行验证，呈现三种典型工况：线性系统、预弯梁低固有频率系统及屈曲梁系统。本研究的创新假设在于利用非线性现象提升压电执行器位移输出效能。最具实用价值的构型为预弯梁工况，该系统具有低固有频率、高振幅位移及稳定平衡位置等优势。

    关键词： 压电、悬臂梁、哈密顿原理、执行器、预张力、换能器

    更新于2025-09-23 18:06:53

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于悬臂梁结构的光纤微震加速度计理论与实验研究

    摘要： 根据煤矿井下环境及微震信号特点，本文提出一种基于悬臂梁结构的光纤微震加速度传感器，建立了其力学模型，分析了灵敏度，并通过B&K振动台测试系统进行实验验证。实验结果表明，该传感器频率响应范围为10Hz-100Hz，满足微震测试要求。

    关键词： 光纤光栅、加速度计、微地震、悬臂梁、频率响应

    更新于2025-09-16 10:30:52