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摘要:为解决声表面波(SAW)谐振器的频率温度特性呈非线性的问题，该文提出了一种利用两个SAW谐振器来设计具有线性输出的SAW温度传感器的方法。根据该方法设计了两个基于硅酸镓镧压电基片的SAW温度传感器，每个传感器由两个不同的SAW谐振器串联而成。实验结果表明，两个SAW传感器在室温~300 ℃的宽温度范围内均表现出很好的线性度。这种简单有效的设计方法具有实现宽温度范围测试的能力，可推广到其他具有较大二阶温度系数的SAW温度传感器的研发中。

摘要:压电加速度传感器具有频带宽，结构简单，耐高温性能好等特点，在复杂机械应力和高温应力环境下应用广泛，是航空发动机健康监测、爆炸冲击监测等应用下必不可缺的器件。对于压电加速度传感器的设计和研究，常使用有限元仿真法来分析其固有频率、响应及在此基础上的各种机械应力、温度应力下的状态。从压电加速度传感器的原理、结构和有限元仿真的基本流程出发，调研了压电加速度传感器有限元仿真中的主要问题。按照不同结构类型总结了建立几何模型时的结构简化方法，分析了螺栓预紧力的主要仿真方法；区分部分仿真和整体仿真，总结了固有频率的仿真方法；按照不同激励，讨论了不同应力的仿真实现方法。

摘要:鉴于声表面波技术的无源优势，搭建了由声表面波标签和阅读器构成的室内定位系统，在测量标签回波信号强度时，可有效减小多径效应的影响。设计了以三边定位为基础的定位算法，包括测距、选星、位置估计3个阶段，分析了3个定位圆之间位置关系可能出现的全部情况,并有针对性地进行自适应修正。仿真测试结果验证了定位算法的定位误差小于根心法和加权质心法。系统测试结果表明，定位系统可实现2 m×2 m的定位，平均定位误差为31.84 cm。室内定位系统和算法以较少的锚节点实现了较小的室内定位误差。

摘要:针对批量生产的相控阵雷达发射接收(T/R)组件对滤波器的幅相一致性要求较高的问题，该文分析了影响LC滤波器幅相一致性的因素，并从产品的电路原理和结构方面对与产品可靠性有关的元器件、工艺流程等因素进行了分析，设计了一款3 GHz带外抑制大于60 dB、多只间相位一致性≤5°、多只间幅度一致性≤0.2 dB的滤波器。结果表明，该滤波器具有较好的矩形系数、带外抑制和高幅相一致性，产品用于某高可靠星载系统T/R组件中，实现了批量生产对幅相一致性的要求。

摘要:提出了一种表面刻有一对互补开环谐振器(CSRR)的45°扇形基片集成波导谐振腔(SSIWR)，设计并制作了一款结构紧凑且具有高选择性的双层双频平衡带通滤波器。分别利用具有带通特性的CSRR和谐振腔内的TM220模实现了差模双频响应；模式间的耦合以及缺陷地结构(DGS)的引入使得滤波器在通带附近产生4个传输零点，提高了带外抑制。此外，通过平衡结构以及优化的馈电位置，实现了良好的共模抑制。滤波器的中心频率为10.13 GHz和10.83 GHz，-3 dB带宽为140 MHz和150 MHz，两通带内的共模抑制分别超过了30.36 dB和29.87 dB，实测结果与仿真结果基本一致。

摘要:针对基于环球耦合谐振的钇铁石榴石（YIG）小球陷波器装配调试工艺复杂、不利于多通道集成的问题，提出了一种采用静磁波技术来实现YIG单晶薄膜陷波器结构与设计方法。该文通过对单晶薄膜陷波器工作原理的分析，静磁反向体波的角频率与波数(ωk)色散特性与微带激励谐振换能器的静磁波激励特性的数值计算及器件仿真优化，设计了调谐工作频段为6~8 GHz的实用化YIG单晶薄膜陷波器。设计仿真与实验结果表明，在6~8 GHz内调谐频段陷波器均能保证良好的通带插损、阻带深度及30 dB阻带带宽等技术指标。

摘要:该文提出了一种小体积高频晶体滤波器的设计方法。通过采用5次泛音的设计，实现了140 MHz的工作频率，降低了生产成本,提高了器件的可靠性。同时为了实现较小的外形尺寸封装，在保证滤波器性能的情况下，对晶片尺寸和磁芯进行小尺寸设计，使其体积仅为常规晶体滤波器的一半。结果表明，该滤波器的工作频率为140 MHz,3 dB带宽为11 kHz，带内波动小于0.5 dB，阻带抑制大于50 dB。

摘要:兰姆(Lamb)波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点。针对现有研究和应用中，基于基准响应的损伤监测方法受环境工况等条件的差异性影响问题，在分析Lamb波传播基本过程和损伤作用机理基础上，研究了基于对称响应分析的无基准Lamb波损伤监测方法。该方法通过对称布置压电阵列，实现对称响应信号的获取，进一步借助于皮尔逊相关系数法对对称响应中的有效波包进行对比分析，发现和定位损伤散射信号波包，进而实现损伤监测。在铝板结构上的实验验证表明，该方法可以直接根据当前获得的响应信号，实现对损伤发生情况和位置的判定，无需基准信号对比，这对于实际工程应用具有一定的意义。

摘要:针对可穿戴设备电源的供电及续航问题，采用了筒壳结构的压电能量收集器。探究了可穿戴筒壳结构压电能量收集器俘能的本质，并提出结构优化设计方案。首先指出筒壳结构的承载能力和初始能量与厚度成正比，且随着跨度的增大而减小；其次通过有限元仿真研究了基底和聚偏二氟乙烯（PVDF）压电薄膜尺寸与应力、应变的关系，指出PVDF的尺寸应尽可能与应力、应变较大的区域相符合，没必要完全覆盖基底，并给出优化模型；最后通过实验验证了厚度、跨度和曲率半径优化尺寸的合理性，综合考虑了人体穿戴的舒适度。优化设计方案中，筒壳结构的厚为125~150 μm，跨度为19~22.2 mm，曲率半径为10~15 mm，输出电压可达13~18 V。

摘要:该文设计了一种径向双压电叠堆执行器，可以实现单压电或双压电叠堆驱动，在不增加轴向长度的基础上实现输出位移的放大。针对该执行器，建立了基于BoucWen的压电动态迟滞力模型作为执行器整体动力学模型力的输入；在MATLAB/Simulink中，基于最小二乘法对迟滞力模型中的参数进行辨识。仿真与实验结果表明，在峰峰值140 V、直流偏置70 V的激励信号下，两根长为18 mm的压电叠堆在复合驱动下能输出约55 μm的位移，实现了执行器的位移放大输出且在高频下无明显衰减；所建立的执行器动态迟滞模型很好地描述了单压电或双压电叠堆在1~600 Hz驱动频率下的电压位移滞环曲线。在驱动频率为600 Hz时，双压电复合驱动的模型最大均方根误差为1.13 μm，最大相对误差为6.1%，为大位移、高精度的执行器控制提供了基础。

摘要:该文介绍了一种具有抗静电设计的高频声光偏转器。该高频声光偏转器随着工作频率的提高，其使用的换能器厚度越来越薄，击穿电压越来越低，因此，在运输和使用过程中易受到静电损伤。该文通过在器件内设计防止换能器积累电荷的静电放电回路，解决了高频声光器件超薄换能器被静电损伤的问题，消除了静电放电问题的发生。结果表明，制作的高频声光偏转器样品通过了8 000 V的静电实验，取得了良好的效果。

摘要:该文介绍了一种使用缺陷地结构的小型化超宽带天线，其尺寸为29 mm×31.5 mm×1.6 mm，该天线采用正六边形金属贴片作为天线辐射贴片。通过在介质板上引入开口谐振环，产生了新的工作谐振频段，并进一步拓宽了天线的工作频段。通过在辐射贴片上加载“十字形”分支结构，使电流路径改变，从而改善天线的宽带辐射特性。测试结果表明，该天线反射系数<-10 dB的频段为3.0~19.3 GHz。

摘要:矢量水听器可以测量声场中水质点运动的矢量信息，其中由双声压水听器构成的声压梯度矢量水听器，结构简单，适用于低频探测。通过对铍铜合金与压电陶瓷圆片构成的振子进行模态分析，制作了6只一致性好的双迭片型声压水听器作为声压梯度矢量水听器振子。将基于双迭片与压电陶瓷环结构制作的声压梯度矢量水听器进行灵敏度和指向性校准。结果表明,基于双迭片结构的声压梯度矢量水听器灵敏度级比基于压电陶瓷环结构的高4 dB左右，指向性满足余弦分布规律，满足工程使用要求。

摘要:目前自供电无线压电传感器网络已被广泛应用在智能家居及环境监测等领域。组成网络的每个压电传感器节点需要完成不同功耗的任务，如数据采集、存储等低功耗任务和数据无线传输的高功耗任务。针对低功耗和高功耗任务，该文设计了基于新型欠压闭锁电路的双模组能量收集电路，电路具有蓄能周期短和容量大的特点，可分别用于低功耗任务的低功耗级蓄能模组和高功耗任务的高功耗级蓄能模组，解决了传统单模组能量收集电路因压电传感器节点工作时能量不足或充电过于频繁导致传感器网络无法正常工作的问题。实验结果表明，采用新型欠压闭锁电路的能量收集电路最短蓄能周期仅10 min，能量收集电路最长可驱动压电传感器节点在高功耗模式下工作52 s，是解决自供电无线压电传感器网络能量供给问题的有效办法。

摘要:为研究炮弹发射过程中高速过载冲击所产生的残余应力对舵机超声电机定子的影响，该文采用有限元ANSYS对超声电机定子进行过载冲击仿真分析，加载高过载加速度使其内部产生残余应力，并在超声频率段（30~50 kHz）内进行模态分析。初选定工作模态，当频率段为39~42 kHz时,在模态分析的基础上进行谐响应分析，进一步验证初选模态，并分析电机定子是否含有残余应力的性能特性。结果表明，在受高速过载冲击后,定子的残余应力对定子工作模态振型及谐响应振幅存在一定影响，对于超声电机自身工作特性影响不大，或在一定范围内，针对特定工况条件有所改善。

摘要:为了识别灌浆套筒内壁因氯离子侵蚀后达到的不同锈蚀程度，首先，通过加速锈蚀的相关理论方法推导了套筒内壁达到不同锈蚀率所需要的时长；然后，采用电化学法对套筒内壁进行加速锈蚀，并使用锈蚀监测系统对5组不同锈蚀工况下的试件进行监测，获得各试件在不同激励频率下的时域信号；最后，通过信号峰峰值和小波包能量值对时域信号进行分析，提出了两种不同的锈蚀指标。结果表明,基于信号峰峰值和小波包能量的两种锈蚀指标均能够有效、合理地评估灌浆套筒内壁的锈蚀状态，为套筒内壁的锈蚀监测方法提供参考。

摘要:针对现有临床上所用的圆窗激振式人工中耳作动器存在的低频增益不足，与圆窗膜尺寸不匹配及初始压力不可控的问题，结合人耳解剖结构，设计了一款带有弯张放大器的新型压电作动器。为了辅助设计该作动器，建立了作动器有限元模型及作动器人耳耦合力学模型。基于该模型，对作动器弯张放大器、支撑弹簧、耦合杆端面的关键参数进行了优化分析。通过实验对所设计的压电作动器的频响特性、总谐波失真进行测试。结果表明，所设计的压电作动器工作频带宽，低频性能优越；最大谐波失真仅为2.36%，满足助听装置清晰度要求。

摘要:通过对声表面波滤波器晶圆级封装结构的探讨，针对在模组封装时器件塌陷成因进行了有限元仿真模型研究，模拟了不同模压量对器件中腔体最大的塌陷量位置。经过实验验证，提出了一种新的金属加强结构，在3 MPa较高模压量时塌陷量几乎为0，解决了声表面波滤波器晶圆级封装芯片灌封压力导致的塌陷问题，降低了器件及模组失效风险，是一种声表面波滤波器晶圆级封装的新技术。

摘要:快速伺服刀架能够提供精确、快速的微纳米级运动。为了获得双向和二维运动，该文研制了一种双向压电驱动的二维快速伺服刀架。该刀架采用对称结构设计，结合柔顺放大机构和位移解耦机构，末端执行机构实现较大的输出位移，同时减小耦合位移。基于伪刚体模型，建立快速伺服刀架的静力学和动力学模型，得到机构的输出位移、输出耦合比、最大应力和固有频率。通过有限元仿真验证了模型的正确性。最后，采用电火花线切割加工快速伺服刀架原型样机，并搭建了实验测试系统。实验结果表明，快速伺服刀架在x、y方向的位移放大率分别为3.56和3.57；输出耦合误差分别为1.26%和1.00%，装配压电陶瓷驱动器后系统在x、y方向的一阶固有频率均是270 Hz，系统动态性能良好。

摘要:为了进一步拓展压电式挠性驱动的研究和大包角挠性驱动机理，该文提出了一种用于挠性驱动的双足压电作动器。压电作动器结构为带有两圆柱驱动足的方形截面梁，在驱动足外圆柱面加工螺旋槽，既保证了挠性丝与驱动足的充分接触，又使挠性丝缠绕多圈时不会相互影响。根据设计思路，使用ANSYS有限元分析软件建立压电作动器的有限元模型，并确定其合适的工作模态。结果表明，利用有限元分析可得到压电作动器的两同频正交二阶弯曲模态的固有频率为27.8 kHz。通过理论分析与数值模拟探索了正压力及包角大小对驱动效果的影响，并在一种旋转直线超声电机振子上验证其可行性。

摘要:设计并制作了一种基于七芯光纤的应变不敏感温度传感器。该传感器将一段七芯光纤与两段单模光纤进行熔接，通过优化熔接参数在熔接点处形成两个分别充当光路分束器和耦合器的凸锥结构，构成了马赫曾德尔干涉仪（MZI）。实验研究了该传感器对温度和应变的响应特性。结果表明，传感器的光谱对应变不敏感，但传感器对温度具有良好的线性响应特性，在40~200 ℃内，其谐振光谱波长随温度升高线性红移，对应温度灵敏度达到93.11 pm/℃，波长漂移线性度达99.4%。

摘要:螺栓球节点具有安装方便、受力性能合理等优点，被广泛应用于各类大跨度空间结构中。然而，安装时杆件错位、螺栓假拧和使用过程中材料老化等问题会使节点连接发生松动，导致结构承载力下降，甚至坍塌；另一方面，连接螺栓位于螺栓球节点内部，从外部很难察觉内部螺栓连接发生了松动，造成节点连接状态监测难。该文提出了一种基于压电传感的螺栓球节点连接松动状态监测方法，通过在螺栓球和杆件上外贴压电陶瓷片，分别作为驱动器和传感器，利用压电陶瓷材料的正、逆压电效应，基于时间反演技术对螺栓球节点连接松动状态进行监测。设计制作了一个螺栓球网架模型，利用对套筒施加不同的扭矩来模拟螺栓球节点的不同松紧状态，通过模型试验，基于节点松动前、后压电陶瓷片接收到的聚焦信号峰值的变化，实现对螺栓球节点连接松动状态的监测。试验结果表明，该方法具有一定的有效性、可重复性和良好的抗噪性。

摘要:针对目前超声电机振子主要采用纵振或弯振复合而较少采用扭曲振动的形式，该文设计了一种弯扭复合模态的超声电机振子，该振子的振动模态由一阶扭转振动模态和二阶弯曲振动模态耦合而成。采用有限元法对二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率在不同振子尺寸参数下的规律进行分析，并将这些规律拟合为两个多维函数的基础上，以提高二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率一致性为目标，采用最速下降法对振子结构进行优化设计。实验结果表明，优化设计后振子的二阶弯曲和一阶扭转振动固有频率一致性较优化前有明显提高。

摘要:该文提出了一种基于多模态复合型压电振子驱动的球形超声电机。利用单个振子的一阶弯振模态、一阶纵振模态和弯弯振动组合模态实现驱动足的二自由度驱动，通过两个空间垂直布置的压电振子的合成驱动实现球转子的三自由度转动。利用Ansys Workbench有限元软件对振子进行模态分析和谐响应分析，并优化设计其结构参数。加工制作了原型样机，并测试了不同预压力下的频率转速特性。结果表明，当预压力为10 N时，x、y轴最大空载转速可达130 r/min，采用异步并联驱动方式的z轴最大空载转速可达155 r/min。

摘要:将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构，该结构不仅具有声子晶体的带隙特性，还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性，研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外，通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合，拓宽带隙,实现宽频振动控制。

摘要:配网电缆接头冷缩管的界面压力是电缆接头绝缘强度和密闭性能的重要保障。目前研究中很少分析在界面压力测量中因薄膜传感器本身形变造成的误差。因此，该文首先优化压电薄膜传感器结构，减小压电材料形变产生的影响，然后根据实际形变量对弯曲力进行补偿，分别给出了结构优化与受力补偿的量化公式，并试制电缆接头界面压力测量装置。实验结果表明，在有补偿情况下测量的界面压强值与无补偿测量值相差11.5%，且误差随曲率半径的减小而增大，验证了压电薄膜传感器形变弯曲力补偿的必要性。

摘要:为了非接触式测量提升系统制动器工作温度，研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器。传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成。氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面。光纤采用6芯结构，位于中心的光纤（纤芯直径400 μm）为光输出光纤，用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面；位于中心光纤外围的5根光纤（纤芯直径192 μm）为光接收光纤，用于接收从氧化石墨烯温敏薄膜表面反射回的光束。实验研究了氧化石墨烯温敏涂覆液浓度、氧化石墨烯温敏薄膜与光纤探头的间距及器件初始表面粗糙度对传感器灵敏度的影响。实验结果表明，当氧化石墨烯涂覆液质量浓度为0.15 g/mL，温敏薄膜与探头端面的间距为4 mm，金属表面初始粗糙度为3.4 μm时，传感器灵敏度达到0.000 5/℃。

摘要:压电陶瓷材料具有优良的力学性能和响应特性，将其作为智能执行器应用于液压阀中，是持续多年的研究热点。但压电驱动器输出仅为微米级，难以直接满足液压阀的使用要求，因此需要设计相应的微位移放大机构。首先，重点介绍了柔性铰链放大机构及其在压电阀中的典型应用，根据原理可分为杠杆、三角、桥式等放大形式；其次，归纳了基于液压放大和晶片放大机构的两类压电阀的代表性结构和性能特点；最后，分析对比了三类放大机构应用于压电阀中的优缺点。结果表明，铰链放大结构简单，再现性好；液压放大占用空间小，频带宽，倍数高；晶片放大频响高，只适用于伺服和先导控制。

摘要:微型半球陀螺采用静电激励和电容检测技术实现陀螺的振型控制及信号读取，电容间隙的装配工艺是陀螺的关键工艺之一。该文对采用平面电极的微型半球陀螺装配工艺进行了探索，并根据谐振子的结构尺寸计算了装配误差的控制范围，设计了一种采用精密垫片实现微小间隙的装配方法，该方法通过垫片的厚度控制电容间隙。对采用此方法装配的陀螺电容间隙进行测量，并测试了封装后的陀螺性能，结果表明，电容间隙可控制在(12±3) μm。在力平衡模式下，陀螺样机的零偏稳定性达7.3 (°)/h，量程为±300 (°)/s，验证了装配方法的可行性。

摘要:提出了一种微半球谐振子分次吹制工艺新方法，通过增加第二次旋转吹制的方式，以补偿第一次吹制过程中由于温度场不均匀性造成的谐振子对称度误差。设计了微半球陀螺整体工艺方案,并制作了硼硅酸玻璃材质的微半球谐振子及陀螺样品，测试结果表明，分次吹制后的谐振子频差由单次吹制的30~60 Hz降至10 Hz以内。经与力平衡控制电路联调，陀螺零偏不稳定性为8.2 (°)/h。

摘要:影响相控聚焦超声换能器声场特性的因素很多，其中重要的一项是阵元的排布方式。目前临床治疗用相控聚焦超声换能器的阵元排布主要使用非螺旋方式，这类排布方式在控制栅瓣水平和提高焦点能量方面很难两全。螺旋相控阵是近年发展起来的新相控阵排布方式，其在控制旁瓣水平的同时提高焦点的能量，具有比普通相控阵更多优点。该文着重研究了几种螺旋阵，并分析了其焦域特性，总结了其研究情况、应用领域和发展趋势。