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题名压电叠堆致动器在大刚度负载下位移损失因素分析
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作者
张段芹
杨闻涛
张敬航
陈瑶瑶
刘旭玲
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机构
郑州轻工业大学机电工程学院
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出处
《压电与声光》
北大核心
2025年第1期129-134,共6页
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基金
河南省重点研发与推广专项(242102220003)
河南省交通运输厅科技计划项目(2023-5-3,2020J2)。
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文摘
通过测量大刚度负载下压电叠堆微动台的位移输出特性,表明其输出位移明显小于商用压电叠堆说明书中的预期值,且随着压电叠堆上预压力的增大,其输出位移先增大后减小。经分析发现,在大刚度负载、低预压力下,压电叠堆与负载之间的机械接触刚度与叠堆刚度在同一数量级,驱动端有效刚度的减小将导致输出位移损失;随着预压力的增大,压电叠堆内非180°畴重定向增强了压电效应,且机械接触刚度增大直至极限值。但叠堆的压电系数在压力过大时会因退极化而降低,故微动台总体上将有较大的位移损失,且在接触刚度和退极化两种因素作用下,位移在某预压力时达到极值。
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关键词
压电叠堆致动器
大刚度负载
位移损失
预压力
微动台
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Keywords
piezoelectric stack actuator
high-stiffness load
displacement loss
preload
micropositioner
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分类号
TP271.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN384
[电子电信—物理电子学]
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题名低维纳米材料的力学性能测试技术研究进展
被引量：6
- 2
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作者
张段芹
刘建秀
褚金奎
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机构
郑州轻工业学院机电工程学院
大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室
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出处
《微纳电子技术》
CAS
北大核心
2014年第7期451-457,共7页
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基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2011CB302101)
河南省国际科技合作项目(134300510019)
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文摘
低维纳米材料作为纳机电系统(NEMS)中重要的结构层材料,其力学性能与变形失效机理的研究直接影响NEMS的功能实现、可靠性分析与寿命预测。首先,介绍了现有低维纳米材料力学性能测试技术,如纳米压痕法、基于原子力显微镜(AFM)的纳米力学测试法、基于电子显微镜(EM)的原位纳米力学测试法与基于微机电系统(MEMS)技术的片上纳米力学测试法,并讨论了各种测试方法的优缺点与存在的挑战性。然后,详细介绍了低维纳米材料力学测试,特别是片上纳米力学测试中的关键技术,如低维微纳米试样的拾取、操纵与固定技术、片上微驱动技术、片上微位移与微力检测技术。最后,得出基于MEMS技术的片上力学测试方法有望成为低维纳米材料力学测试的发展方向,并指出此方法中存在的问题。
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关键词
低维纳米材料
力学性能
测试技术
片上测试
纳机电系统(NEMS)
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Keywords
low-dimensional nano-material
mechanical property
testing technique
on-chip tes-ting
nanoelectromechanical system （NEMS）
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分类号
TN304.07
[电子电信—物理电子学]
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题名微加工工艺制作的静电吸片及其切向吸附力
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作者
张段芹
褚金奎
刘建秀
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机构
郑州轻工业学院机电工程学院
大连理工大学机械工程学院
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出处
《微纳电子技术》
CAS
北大核心
2014年第2期99-104,共6页
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基金
国家重点基础研究发展规划项目(2011CB302101)
河南省国际科技合作项目(134300510019)
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文摘
针对静电吸附在微电子机械系统(MEMS)器件装配线中的潜在应用,试图研制一种单位面积上吸附力大和自身面积小的低工作电压静电吸片。通过介绍静电吸附现象的应用与传统静电吸盘,提出一种采用表面微加工工艺制作的双极性静电吸片。在分析静电吸片的结构与工作原理基础上,采用微加工工艺制备静电吸片,其中关键是在金属电极层上溅射法制备介质薄膜,之后采用微拉伸装置测量静电吸片的切向吸附力。实验结果表明:切向吸附力随着电极间隙的减小而增大;当施加电压150 V时,利用电极间隙为40μm的方形环式静电吸片吸附面积为4 mm×4 mm的硅片,最大切向吸附力为15 mN,即剪切压强为0.94 kPa,能够完成微器件的拾取与固定。
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关键词
静电吸附
介质薄膜
微加工工艺
剪切压强
静电吸片
微电子机械系统(MEMS)
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Keywords
Key words, electrostatic adherence ~ dielectric film ~ micromachining process ~ shear pressure ~ elec-trostatic sucking wafer~ micro-electromechanical system （MEMS）
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分类号
TN305.94
[电子电信—物理电子学]
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题名压电陶瓷精密控制系统的自适应模糊控制器研究
被引量：5
- 4
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作者
刘建秀
张杨
张段芹
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机构
郑州轻工业学院机电工程学院
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出处
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2015年第5期806-809,817,共5页
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基金
河南省国际科技合作基金资助项目(134300510019)
郑州市普通科技攻关基金资助项目(141PPTGG346)
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文摘
针对压电陶瓷等非线性系统,建立压电陶瓷微精密位移系统模型,并将模糊控制器替换传统的比例、积分和微分(PID)控制器,实现对PID参数的在线自整定。对模糊控制器的控制变量及论域等级等进行了研究及制定,并对其进行MATLAB仿真。实验结果表明,模糊逻辑控制器比传统PID控制器的响应速度快,超调量小,且控制策略简单易行。
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关键词
压电陶瓷
模糊控制
微定位系统
仿真模型
位移驱动器
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Keywords
piezoelectric ceramis（PZT）
fuzzy control
micro-positioning
modeling
displacement actuator
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分类号
TN712
[电子电信—电路与系统]
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题名压电驱动器的率相关迟滞特性建模与测试
被引量：2
- 5
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作者
张段芹
冯炳昊
曹宁
刘嘉
聂晶
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机构
郑州轻工业大学机电工程学院
郑州轻工业大学计算机与通信工程学院
北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2022年第4期614-618,共5页
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基金
河南省高等学校重点科研项目(22B460030)
河南省科技发展计划(212102210359,222102210304)
国防基础科技计划(JCKY2021601B011)。
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文摘
该文提出了一种与速率相关的Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型来表征压电驱动器的速率相关迟滞非线性。该模型基于双边Play算子的经典P-I模型,引入多项式修正其中心对称性。在此基础上将驱动电压升降速率引入模型参数中,用以描述其率相关性。测试压电驱动器的率相关迟滞特性,采用最小二乘算法对模型参数进行辨识。结果表明,在速率为0.12~6 V/ms内最大误差为0.076~0.190μm,均方根误差为0.044~0.077μm,相对误差为1.2%~3.2%,验证了所建模型的准确性。
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关键词
压电陶瓷
压电驱动器
迟滞模型
Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型
率相关迟滞
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Keywords
piezoelectric ceramics
piezoelectric actuator
hysteresis model
Prandtl-Ishlinskii(P-I)model
rate dependent hysteresis
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分类号
TM282
[一般工业技术—材料科学与工程]
TN384
[电子电信—物理电子学]
TP271.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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