压电晶片广泛应用于压电驱动、压电风扇、压电泵等领域,其往往工作于谐振频率下。对于采用搭接方式安装的压电晶片,接触点位置和接触力的变化会导致压电晶片的工作频率和尖端位移发生变化。针对搭接状态下的压电单晶片,文中设计了一套实验测试机构,分析测试了压电单晶片在不同搭接状态下的谐振特性。

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。

构建了一种具有较高性价比的压电晶片型喷嘴挡板式二级电液伺服阀,以压电晶片弯曲元件取代传统的力矩马达作为前置级驱动器,降低系统成本并拓宽其应用领域.针对其控制问题提出一种双向分段变速积分PID控制方法,有效地满足了实际系统对阀芯位置控制的各项要求.实验结果证明了该控制方法的有效性.

为提高现有喷嘴挡板型电液伺服阀的静、动态性能，采用双压电晶片及铍青铜制作出喷嘴挡板式压电阀的电一机械转换器．针对压电层和金属层的宽度、长度和厚度等结构参数对电一机械转换器静、动态性能的影响进行了理论、仿真及实验研究．结果表明：宽度对静、动态性能没有影响，输出位移同长度的平方成正比．长度增大时，幅频宽和基频减小；金属层厚度或压电层厚度增大时，输出位移减小，幅频宽和基频增大．最后对电-机械转换器的振型进行了仿真分析，结果表明满足设计要求．