压电复合薄膜触觉传感器的研制及其坐姿识别应用

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作者 王超 高国伟 周昭 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期111-119,共9页

对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_(3))复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_(3)的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路... 对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_(3))复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_(3)的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路、复位电路、供电电路、多路选通电路,使用PyQt5编写上位机图形可视化界面。在坐姿的识别过程中对五种不同的坐姿(左倾、右倾、正常、前倾、后倾)进行数据采集,对采集到的数据进行线性插值滤波,使用支持向量机(SVM)对数据进行分类,通过添加不同的核函数进行对比分析,实验结果表明识别准确率达到88.33%。 展开更多

关键词 压电触觉传感器 静电纺丝 溶液流延法 聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜 坐姿识别

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ZnO亚微球添加对放电等离子烧结PZT陶瓷结构和性能的影响

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作者 张志伟 刘志阳 +1 位作者 秦雷 梁立兴 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期19-26,共8页

通过溶剂热法合成由纳米点组成的均匀ZnO亚微球,并将ZnO亚微球添加到PZT5A粉体中进行放电等离子烧结,研究ZnO亚微球添加对PZT陶瓷物相组成、微观结构及电学性能的影响。结果表明:采用放电等离子烧结法能够在900℃保温5 min条件下制备出... 通过溶剂热法合成由纳米点组成的均匀ZnO亚微球,并将ZnO亚微球添加到PZT5A粉体中进行放电等离子烧结,研究ZnO亚微球添加对PZT陶瓷物相组成、微观结构及电学性能的影响。结果表明:采用放电等离子烧结法能够在900℃保温5 min条件下制备出相对密度超过97%的PZT陶瓷。ZnO亚微球的添加有利于PZT陶瓷的烧结和晶粒生长,随着ZnO亚微球添加量的增加,PZT三方相(R)的含量逐渐增大。适量ZnO亚微球的添加能够改善PZT陶瓷的压电性能和介电性能,ZnO质量分数为0.10%时,材料的综合性能最优,在1 kHz频率下,压电常数d_(33)=432 pC/N,机电耦合系数k_(p)=0.56,机械品质因数Q_(m)=69.8,相对介电常数ε_(r)=1360,介电损耗tanδ=0.0227。 展开更多

关键词 锆钛酸铅 压电陶瓷 放电等离子烧结 压电性能 介电性能

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1-1-3型压电复合材料的水声换能器研究 被引量：7

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作者 秦雷 鲜晓军 +2 位作者 贾俊博 杜海波 王丽坤 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期500-502,506,共4页

应用切割灌注法制备了1-1-3型压电复合材料,并对其电学性能进行了测试。1-1-3型压电复合材料通过在压电晶柱间引入2种具有不同杨氏模量的聚合物,提高复合材料整体的机电耦合系数。经测试,其机电耦合系数达0.65。以此材料为基础制备了谐... 应用切割灌注法制备了1-1-3型压电复合材料,并对其电学性能进行了测试。1-1-3型压电复合材料通过在压电晶柱间引入2种具有不同杨氏模量的聚合物,提高复合材料整体的机电耦合系数。经测试,其机电耦合系数达0.65。以此材料为基础制备了谐振频率为110kHz的水声换能器,并研究了匹配层对1-1-3型压电复合材料换能器性能的影响。通过对比发现,当换能器具有匹配层结构时,可产生共振效应,能有效提高换能器的发射电压响应及接收灵敏度。 展开更多

关键词 压电复合材料 换能器 匹配层 发射电压响应 灵敏度

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基于1-1-3型压电复合材料水声换能器性能分析 被引量：3

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作者 杜海波 秦雷 +1 位作者 仲超 王丽坤 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期386-392,共7页

为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计。应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响。并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器。测试结... 为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计。应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响。并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器。测试结果显示引入匹配层使得水声换能器在谐振频率为360 kHz时最大发送电压响应达到169.4 dB,接收电压灵敏度为-190 dB,-3 dB下接收信号带宽最大可达70 kHz,最大声源级达到208 dB。发送电压响应比没有匹配层的换能器提高了3.8 dB、声源级提高了6 dB、接收带宽拓宽了1.45倍。 展开更多

关键词 1-1-3型压电复合材料 换能器 声源级 发射电压响应 性能

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基于剪切振动模态的压电复合材料应用于水声换能器的研究 被引量：4

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作者 贾俊博 秦雷 +1 位作者 仲超 王丽坤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期193-197,237,共6页

压电陶瓷的剪切振动模态因其独有的剪切形变和高压电常数、高机电耦合系数以及介电常数低等特点,在压电俘能器、新结构复合材料换能器方面有着不俗的表现。通过设计具有特殊结构的过渡层,探索压电陶瓷剪切振动的利用方法,将压电陶瓷产... 压电陶瓷的剪切振动模态因其独有的剪切形变和高压电常数、高机电耦合系数以及介电常数低等特点,在压电俘能器、新结构复合材料换能器方面有着不俗的表现。通过设计具有特殊结构的过渡层,探索压电陶瓷剪切振动的利用方法,将压电陶瓷产生的剪切振动转化为复合材料的厚度振动,以此来满足水声换能器的要求,进而提高复合材料的压电性。通过有限元分析和实验验证,研究了该设计中结构参数、过渡层材料种类对复合材料整体性能的影响。 展开更多

关键词 压电复合材料 d15剪切振动模态 转动传递 有限元分析

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基于树莓派的便携式水质重金属电化学检测系统 被引量：2

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作者 周兴辉 胡敬芳 +1 位作者 宋钰 高国伟 《现代电子技术》 2021年第23期134-137,共4页

针对水质重金属离子现场快速化检测的需求,设计了一种基于树莓派控制核心采用差分脉冲伏安法检测重金属的系统。该系统主要包括硬件检测设备系统和手机APP两部分,两者通过蓝牙进行通信。基于树莓派3B硬件开发平台搭建外围电路检测板,实... 针对水质重金属离子现场快速化检测的需求,设计了一种基于树莓派控制核心采用差分脉冲伏安法检测重金属的系统。该系统主要包括硬件检测设备系统和手机APP两部分,两者通过蓝牙进行通信。基于树莓派3B硬件开发平台搭建外围电路检测板,实现波形信号的生成和微电流信号的采集;在Android系统下进行APP开发,完成曲线绘制以及数据存储等任务。文中系统将日常广泛使用的Android终端设备、低成本的树莓派与电化学仪器相结合,突出了其易用性和便携性的特点,适合实地快速自动化检测。系统对150~600μg/L的Cd2+离子检测实验中得到的拟合线性方程具有较高的线性度(0.9661),结果表明,该系统可实现重金属离子检测。 展开更多

关键词 重金属离子 现场快速化检测 树莓派 差分脉冲伏安法 ANDROID系统 无线通信 电化学 便携性

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四旋翼飞行器串级模糊自适应PID优化控制系统研究 被引量：11

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作者 盛广润 高国伟 +1 位作者 李璇烨 罗丹 《现代电子技术》 北大核心 2020年第22期67-71,共5页

四旋翼飞行器控制系统具有非线性、耦合性等特性,PID参数的整定会存在一定的难度,而且固定的参数无法适用于四旋翼面临的复杂环境。要实现四旋翼的优化控制需要进行自适应性改进。该文结合PID控制和模糊控制的优点,设计一种非线性化的... 四旋翼飞行器控制系统具有非线性、耦合性等特性,PID参数的整定会存在一定的难度,而且固定的参数无法适用于四旋翼面临的复杂环境。要实现四旋翼的优化控制需要进行自适应性改进。该文结合PID控制和模糊控制的优点,设计一种非线性化的串级模糊自适应PID控制系统,分别在外环角度、内环角速度控制器中加入模糊自适应PID控制器,增强系统的自适应性和准确性。并且针对四旋翼存在高频干扰的特性,提出在角速度模糊自适应PID控制器的微分环节后加入一阶惯性环节,不完全微分提高了微分控制抗干扰能力。通过Matlab仿真实验对比结果表明,所设计方法响应速度快、超调量小,且增强了四旋翼控制的自适应能力和鲁棒性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 优化控制 自适应PID控制器 微分控制 仿真实验 结果分析

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PVDF压电复合材料及其应用的研究进展 被引量：4

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作者 鲁忠孝 高国伟 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1356-1365,共10页

对聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的工作原理及其在传感器领域的优势进行了简单阐述,重点从PVDF材料的压电性能和介电性能的改进方向进行了分析,主要包括材料掺杂和工艺优化。总结和分析了国内外研究中PVDF掺杂无机压电材料、金属及其氧化物... 对聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的工作原理及其在传感器领域的优势进行了简单阐述,重点从PVDF材料的压电性能和介电性能的改进方向进行了分析,主要包括材料掺杂和工艺优化。总结和分析了国内外研究中PVDF掺杂无机压电材料、金属及其氧化物、碳基材料来改善薄膜性能的工作原理和优势,并对工艺研究中的静电纺丝技术、电流体动力拉拔技术、挤压铸造工艺进行了简单评述。总结了近年来PVDF压电复合材料在传感器领域的研究进展,及其在可穿戴设备、声波传感器和人机交互等领域的应用,最后对PVDF材料的发展方向进行了总结和展望。 展开更多

关键词 复合材料 触觉传感器 压电材料 柔性材料 可穿戴设备

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改性1-3型压电复合材料理论模型与仿真

9

作者 王嘉程 张金英 +1 位作者 仲超 秦雷 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期878-885,891,共9页

针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材... 针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材料的结构参数对厚度机电耦合系数、等效密度和厚度频率常数的影响。结果表明,陶瓷-环氧复合相的体积分数为0.2~0.5,陶瓷-环氧复合相中的压电陶瓷体积分数为0.6~0.7时,改性1-3型压电复合材料的性能参数较好;利用ANSYS软件对复合材料进行了有限元仿真,将仿真结果与理论计算进行了对比,二者具有较好的一致性,验证了理论模型评估材料性能的准确性。 展开更多

关键词 改性1-3型压电复合材料 理论模型 有限元仿真 结构参数 性能参数

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振膜薄壁结构的准连续脉冲激光焊接参数研究

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作者 王伟民 程进 +2 位作者 邹小平 朴林华 丁超 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2023年第4期86-90,共5页

采用准连续脉冲激光焊接技术,以叠焊方式,对法布里-珀罗腔光纤声传感器的膜片、外环及内环三者进行激光焊接固定。以单因素试验方法研究了峰值功率、脉冲宽度、离焦量等参数对焊缝熔深以及熔宽的影响规律。设计正交试验,研究上述三个参... 采用准连续脉冲激光焊接技术,以叠焊方式,对法布里-珀罗腔光纤声传感器的膜片、外环及内环三者进行激光焊接固定。以单因素试验方法研究了峰值功率、脉冲宽度、离焦量等参数对焊缝熔深以及熔宽的影响规律。设计正交试验,研究上述三个参数对焊缝熔深以及内环熔宽的影响主次大小,最后确定适用于振膜结构的最佳焊接参数:峰值功率380 W,脉冲宽度4 ms,离焦量+4 mm,以上参数组合不仅可以确保振膜结构不被焊穿,而且使内环熔宽尺寸相对较大。 展开更多

关键词 准连续脉冲激光焊接 焊接参数 单因素试验 正交试验

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基于梯形压电悬臂梁的折线形结构振动能量采集装置

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作者 王志豪 王丽坤 廖擎玮 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2022年第1期1-5,13,共6页

提出了一种用于环境振动能量收集的新型振动微能量采集装置。该装置由一个梯形悬臂梁与折线形结构复合组成:折线形结构包含两个分离的质量块,可提供较大的转动惯量,并在梯形悬臂梁的自由端产生弯矩;悬臂梁部分由梯形不锈钢基板与自制PZ... 提出了一种用于环境振动能量收集的新型振动微能量采集装置。该装置由一个梯形悬臂梁与折线形结构复合组成:折线形结构包含两个分离的质量块,可提供较大的转动惯量,并在梯形悬臂梁的自由端产生弯矩;悬臂梁部分由梯形不锈钢基板与自制PZT-5压电陶瓷组成,其中PZT-5采用固态法制备,它的压电常数d_(33)为512 pC/N,平面机电耦合系数k_(p)为0.69。振动功率输出测量实验表明,通过选择两个质量块合适的质量比,可以使梯形悬臂梁的纵向应变分布趋向均匀,并且使得整体结构在不同振动模态下的输出表现更为优秀。 展开更多

关键词 微能量采集 压电陶瓷 振动 悬臂梁

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