用锆钛酸铅（PZT）陶瓷制成超声换能器向结构体中发射超声波，以实现结构损伤的在线无损检测．针对混凝土结构损伤中主动超声检测的技术特点，研制了一种基于PA96的PZT高压大功率驱动放大电路，详细说明了该电路的设计原理、性能及影响因素．实验结果表明，该功率放大电路具有输出电压高、频带宽、驱动力强、稳定性和线性度好等优点。可满足超声波发射系统中超声波发射驱动的要求．

研究了多模耦合宽频带复合换能器，结果发现，这种换能器在空气中的纵弯振动具有明显的规律性。针对1-3型压电复合材料，采用有限元法研究了压电陶瓷体积分数对换能器共振频率的影响，并研究了换能器共振频率与其几何尺寸间的关系。结果表明，换能器共振频率与压电陶瓷体积分数及其几何尺寸有关，即随压电陶瓷体积分数增加，共振频率增大；换能器前盖板几何尺寸越大，共振频率越小，纵振基频与弯振基频间距亦随之减小。

超声换能器基于压电材料制作,通过发射一定频率的超声信号,并接收载有介质信息的信号对目标介质进行检测。压电陶瓷的特殊性能决定了超声换能器在检测领域的应用越来越广泛。本文主要进行了压电陶瓷的特性分析及换能器的电路等效设计,分析了换能器的性能参数及在液体浓度检测中的应用。

阐述了四分之一波长夹心式压电超声换能器的结构特点,对其机电振动特性进行了理论分析,得出纵向振动下换能器的机电等效电路图,给出了频率方程,并设计出一个换能器。使用有限元仿真软件ANSYS对换能器进行模态分析,结果显示其纵向振动时的固有频率与理论值十分接近,验证了理论推导的正确性。

设计并实现了一种新型换能器阻抗测试分析系统。该系统以工业PC机做为上位机,采用GPIB通信接口与Agilent4294A高精度阻抗分析仪进行通信,在Labwindows/CVI开发环境下开发了测试分析软件实际应用表明该系统测量结果精度高、所生成的测试报告图文清晰,且操作简便快捷,提高了工作效率,具有很好的应用和推广价值。

水声消声可用于潜艇降噪、隐身，以及保护海洋通信设备不受外界声场的影响等方面。为了使讨论的压电陶瓷水声消声方法更客观更具实用性，采用主动声纳常用的脉冲调制信号在海洋中传播了一定距离后的声波作为声源，其中声波的计算采用高斯射线模型。此方法既具有射线方法的灵活方便的特点，又保留了波场的动力学特征，具有其他水声传播模型不可替代的优势。仿真模拟了水声信号传播较真实的环境，实用性、可参考性高。仿真结果表明压电陶瓷水声消声方法是有效的。

柔性铰链精密定位工作台具有直接传动、无摩擦、结构紧凑、重量轻、刚度好及分辨率高等优点.设计了一种具有较大传动比的定位工作台,介绍了其系统结构和工作原理,并对刚度性能作了分析.利用双频激光干涉仪对压电陶瓷驱动下的工作台特性进行了测量.结果表明,该工作台具有纳米级的分辨率和定位精度.

压电和电致伸缩材料，根据其压电和电致伸缩效应，可作为新型的微位移器件。它具有结构紧凑、体积小、分辨率高、控制简单等优点。不存在发热问题，容易实现０．０１μｍ的位移精度，在精密机械及航空航天精密工艺中得到了广泛应用。本文对这两种材料的机电耦合效应进行了描述，并通过实验曲线对两种典型的压电和电致伸缩材料的特性进行了分析对比，指出了各自的适用范围。

对大行程、多自由度及高刚性微纳传动平台的设计要求和特性进行了研究,开发了由压电陶瓷驱动的大行程5-DOF微纳传动平台,设计了位移量大、可导向的微位移放大机构,实现了微纳传动平台的高精度、大移动及大摆动等功能。分析了微纳传动平台的基本原理和自由度,建立了微纳传动平台的运动学模型,得到了其输入/输出特性。基于伪刚体的基本理论及虚功原理,推导了微纳传动平台沿X、Y、Z向的移动刚度及绕X、Y轴的摆动刚度,并对影响微纳传动平台静态刚度的特征参数进行了分析,获得了其移动刚度及摆动刚度的特性。创建了微纳传动平台的几何模型,应用有限元方法对该平台进行了分析及仿真,验证了微纳传动平台的运动学模型、伪刚体模型的正确性。

宏/微精密定位技术是微操作机器人的关键技术之一.在分析微操作机器人对宏微结合的精密定位技术需求的基础上,介绍了微米级宏动定位系统以及纳米级微动定位技术的实现方法.最后总结了压电陶瓷驱动纳米定位技术中的机构、驱动、检测、控制等关键问题的研究现状,并对微定位技术发展趋势进行了展望.