提出了一种新型模态转换压电钻。该压电钻将钻头斜向安装在定子基体上,形成一个纵弯模态转换器。利用压电陶瓷的逆压电效应使定子基体产生纵向振动并通过纵弯模态转换器将该纵向振动转换成钻头部分的局部弯振,从而在钻头端部合成为椭圆运动,为切削及钻孔提供动力。利用有限元分析软件ANSYS对压电钻进行结构设计,仿真了钻头在设计工作频率下的切削轨迹。根据仿真结果试制了一台样机,对该样机进行了激光扫频实验,结果表明,样机工作频率为56kHz,切削频率可达336×104次/min,切削幅度则可控制在微米级。实验表明该样机配上普通牙钻,可在普通打印纸、硬纸板、铝板、钢板上进行切削、钻孔等操作。

为提高压电陶瓷驱动的微定位工作台的模型精度，提出了一种基于动态递归神经网络的建模方法。压电陶瓷具有极高的位移分辨率，但存在着迟滞非线性。分析了压电陶瓷驱动器的结构和特性，利用动态神经网络的自反馈结构和自学习能力，建立起工作台的网络模型，通过在线调整模型结构和参数，减小了工作台的建模误差。测量工作台的定位数据对网络模型进行了训练，实验结果表明，当工作台最大行程为80μm时，平均定位误差0．07μm，最大误差0．09μm，比采用静态网络模型有了一定的提高。

压电叠层传感/致动器是智能主动构件中的重要组成部分,是一个机电耦合的交互系统.给出了压电叠层传感/致动器的设计原理,并对压电叠层传感/致动器的动静态工作特性进行了实验研究与分析,揭示了其输出位移大、稳定性和重复性好、滞后效应小等优良特性,为研制性能优良、稳定的智能主动构件提供了依据.

阐述了差式微位移放大机构的基本设计原理，分析了机构中位移损失的原因。研制的放大机构具有较好的放大效果，而且机构的位移输出线性特性也较好。采用片状柔性铰链成功地解决了由于机构中的位移干涉造成的机构内部反力太大的问题。

具有中性浮力的水下压电加速度计采用沿径向弯曲振动的压电陶瓷圆片作为敏感元件,它由粘接在一金属圆盘基座上的两片压电陶瓷圆片组成核心元件,用金属外壳实现边界支撑,外部由低密度复合材料包敷从而呈中性浮力.这种加速度计可直接测得水下声场中水质点的振动加速度.作者研制的加速度计高0.028 m、直径φ0.074 m、总质量0.12 kg、密度990 kg/m3,其电压灵敏度为-24 dB(0 dB=1 V/g),电容量为2.4 nF,谐振频率13 kHz,工作频带20～5000 Hz.

在忽略剪切振动、弯曲振动、扭转振动和横效应振动的近似条件下，分析了压电双晶片的纵效应振动。从压电方程和波动方程出发，推导出了厚度伸缩振动模式的阻抗频响和导纳频响，并在此基础上得到了纵效应振动的一般导纳公式。推导出纵效应振动的等效电路，绘制出阻抗频率响应曲线。另外，采用有限元软件对压电双晶片进行了静态变形、动态特性分析，同时进行了静态和动态测试。将理论计算、有限元分析和实验测试结果进行比对分析，三者结果吻合。

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为泵膜,利用双面湿法腐蚀形成被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。对压电双晶片的理论变形量和压电微泵的泵腔变化量、泵腔压缩比进行了理论分析,并对其输出流量进行了测试。在100 V、20 Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为317μL/min。结果显示该压电微泵的制作工艺简单,具有良好的流体驱动性能。

研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双品片为驱动单元的新型惯性冲击式直线精密驱动器。对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法（FEM）分析和实验研究，提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。对压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器进行了性能测试，测试表明该驱动器具有结构简单，行程大，驱动力强和分辨率高等特点，特别是其成本不足传统惯性冲击式驱动器的百分之一。

为提高扫描隧道显微镜微驱动器的响应速度和定位精度，提出了一种基于自适应理论的控制方法。微驱动器采用压电陶瓷驱动，在分析其结构的基础上，建立了驱动器的简化运动模型，利用最小二乘法对驱动器参数进行了在线辨识。把自适应控制理论引入到微驱动器的控制中，在参数自校正PID控制律的作用下，实现了PID控制器参数的自动整定。采用专用的压电陶瓷驱动电源，进行了位移的测试实验。结果表明，参考位移量为12．39μm时，相对于传统PID控制，动态响应时间由3s缩短到1．4s，稳态位移误差由3．2％减小到2．7％。

介绍了压电陶瓷微位移器的工作原理，在此基础上提出了一种用由立式接触式干涉仪改造的电脑接触式干涉仪测量微位移特性的方法。其完善的测试软件系统，实现了对压电陶瓷微位移量的自动化、智能化精密测量。并对自行设计的压电陶瓷微位移装置进行了测试，得出电压－位移的关系曲线和迟滞曲线，精度和重复性值达０．０１μｍ。