10年前压电陶瓷还只是作为一种新的材料面世,其应用也是介绍日本和欧美的情况,如今压电陶瓷的应用已进入国民经济的各个领域。压电器件以其独特的优越性能,在航空、航天、集成制造等精密工程领域中正发挥越来越重要的作用。 本文首先介绍了压电器件在航天、航空、精密机械制造、控制等高新技术领域中的应用;分析了不同类型压电陶瓷材料和各种不同压电器件的性能;最后指出设计和研制中的一些问题。

为了提高微型三坐标测量机粗定位平台的定位精度，在不增加新硬件的基础上，构建了由激光干涉仪、工控机和步进电机组成的粗定位闭环控制系统。并给出了步进电机在开环和闭环状态下的定位检测数据。检测结果表明：该系统明显地提高了步进电机的定位精度，满足了系统对于粗定位平台的定位要求。

采用双声源法对有源多层板声学结构的声学性能进行了测量，以压电陶瓷片作用在被激励板上使之振动产生次级声源，验证了以往研究中的一系列理论。实验研究结果表明：多孔材料可以实现多层板有源声学结构在高频范围的吸声；以最小声压为目标函数，利用FxLMS算法获得最优次级声源强度进行有源控制，可以提高结构在共振频率上的隔声量；为保证隔声量测量误差不超过5dB，必须选择测量幅度误差小于土0．5dB的传声器，且传声器间距必须满足一定的数学条件；传声器精度一定时，传声器间距为测试频率1／4波长的整数倍，隔声量测量误差达到最小值。

根据锆钛酸铅压电陶瓷的逆压电效应。设计了以８０３１单片机为核心的压电陶瓷堆微位移器提高了ＰＺＴ的线性，从而满足了在天文自适应系统中所要求的精确微位的应用。

提出以正交衍射光栅作为X-Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系.介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法.设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率.最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图.

针对用于浅海滩涂地带的浅海四分量石油勘探之第四分量检波器——水听器进行了研究。从传感器网络模型出发，推导了水听器的传递函数，得出了外力与水听器敏感元件应力应变之间的关系，并对水听器建立了振动模型、进行了动态特性分析．设计了水听器的结构，并计算了灵敏度、确定了水听器的参数．对浅海石油水听器进行了性能和灵敏度测试．结果表明，水听器满足浅海勘探的要求．

介绍了几种用于压电驱动的微位移放大原理,并简单说明了各放大原理的特点.提出了微位移放大机构设计的原则,通过实例说明了位移放大机构合理设计的必要性.

设计了一种以柔性铰链为转动副的微夹持器。微夹持器采用压电陶瓷驱动，具有结构简单、加工方便、夹持范围大等优点。在设计过程中，采用有限元方法，推导了柔性铰链的刚度矩阵与一致质量矩阵，优化了微夹持器的结构尺寸。为了验证算法的正确性，根据优化后的尺寸建立了几何模型，并利用ANSYS有限元分析软件对夹持器进行了静力学和动力学分析，分析结果与计算结果吻合较好，说明了算法的正确性。

本文设计并研制了以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器的三维一体化超微定位机构，并以激光干涉仪微位移检测装置和微机控制系统构成了数字闭环控制的三维一体化超微定位系统。

超精密快刀伺服加工技术适用于复杂面形光学零件的高效优质加工。文中通过分析快刀伺服加工的控制结构、压电陶瓷驱动性能,进行了超精密快刀伺服装置的设计与研制,建立了其传递函数模型。最后完成了典型复杂面形光学零件的加工试验,并对加工结果进行测试与分析,测试结果表明满足了设计的性能指标要求。