阐述国内外现有压电陶瓷技术的研究与应用情况,针对目前振动能量采集研究状况进行分析,指出其研究前景主要集中在非线性振动能量采集器、接口电路和采集装置的实用化等方面,解析压电陶瓷电能捕获的原理。系统的讲述了不同发电模式和压电振子结构对于电能捕获效率的影响,对当前研究人员在不同支撑结构和不同振子几何形状的压电能捕获做详细论述,重点讨论了悬臂梁、简支梁、钹形三种支撑结构和矩形、三角形、梯形三种不同形状的压电振子的电能捕获情况。指出压电陶瓷在微能源器件自供电、智能可穿戴设备、与旋转机械相结合实现供能以及高频宽振动等方面是研究发展前景。

对折叠压电振子进行结构理论分析,建立了折叠压电振子的有限元模型,对其进行静力分析。探究不同的外部载荷对弹性层及压电片的等效应力分布情况,得到折叠压电振子的适用外部载荷。为提高压电材料的利用率,选取适当的外部载荷和折叠梁支撑厚度为优化设计变量,以压电晶体片等效变化应力为目标函数,对折叠式压电振子进行响应曲面优化分析。对比优化前后结果,结果显示,折叠压电振子压电片表面等效应力变化均匀且应力集中减少了10%,有利于实际工作中提高压电材料的利用率及折叠压电振子的使用寿命。

微型压电气泵具有有阀和无阀两种结构,相较于有阀压电气泵,无阀压电气泵结构较为简单且易于微型化,但大多是以流阻差为原理,因此依然存在工作效率低、气流脉动大且气体泵送量小等缺点。针对现存在的技术问题、提高压电气泵的输出性能,基于合成射流原理设计了一种合成射流式压电气泵,通过理论和仿真分析得到内部流体工作时的流场分布情况,并通过实验探究了泵的结构参数、频率以及电压对流量的影响规律。结果表明,当泵在峰峰值为100 V、频率为6.075 kHz的正弦信号激励下,最佳结构参数下泵的输出流量最大可达329 mL/min。与其他压电气泵相比,该泵具有更小的体积,更高的工作频率和更稳定的流量输出。

根据作用于圆窗的压电式振动声桥的工作原理,建立了压电振子与圆窗耦合的动力学模型,由此推导出该模型的电-机能量转化的传递函数。通过在Matlab环境中进行仿真试验,讨论了压电应变常数、振子支座质量及支座刚度等参数对传递函数的影响,并分别优化了各个参数。研究结果为新型振动压电植入振子的研制奠定了理论基础。

提出一种沿长度方向突变的变截面直梁压电振子结构,该振子能保证输送工作台面上各质点振幅均匀一致。由于振子具有结构对称性,可在空间上实现两个互相垂直的同阶弯曲模态（近似同频）,这两个模态的叠加使工作面上各质点做可更改运动参数的椭圆运动。应用悬臂梁结构研制了一个毫牛量级的微力测试装置,完成输送振子微小摩擦驱动力的测试。对微摩擦驱动力的主要影响因素进行了实验分析。实验结果表明,工作面质点椭圆运动轨迹的长轴在水平面上比在铅垂面上时更有利于物料的超声振动输送。振子振幅增大时,振子对试件的摩擦驱动力也相应增大;当振子两个方向振动的速度相位差从0°~90°增大时,摩擦驱动力呈增大趋势。

针对小块体物料的短距离精密输送问题,提出超声振动输送新方法,设计制作了基于弯曲行波的环形压电输送振子。依据模块化设计思想,将输送装置设计成3个单一输送振子的并列组合,采取多个振子的同步驱动。对所设计振子的模态及同步驱动特性进行了理论分析与实际测试,试验结果验证了超声振动输送装置同步驱动的可行性。

推导晶堆的机电状态方程时，选用的是恒定电位移及恒定应力时的压电方程，最后设计计算时却又用的是恒定电场下的声速。文章通过对等效声速表达式的展开，分析了这种替代所带来的误差，并从电边界条件这个角度，阐明了这种替换的物理意义。

针对超声物料输送中的轻微动态周期接触过程，采用电接触法与激光测振法相结合的测试技术测定超声微幅振动环境下振子与物料试件之间的间歇接触状态。考察了轮廓接触面积及接触界面法向接触刚度对动态接触过程的影响，最后讨论了振子振动特性对动态接触过程的影响。实验结果表明：接触界面上微凸体的纵向刚度差异是决定高频振子与试件接触与脱离的关键因素。

设计了膜式液压放大机构,具有机构简单、放大倍数大的优点,同时解决了密封难,制造成本高的问题。对于单晶片主动式放大阀压电泵,通过实验测试了频率-流量特性和电压-流量特性。以驱动电压为150 V、阀膜厚度H=0.4 mm为例,压电振子中心点的变形量为45.861μm,放大倍数约为9倍。对理论流量与实测流量进行分析对比,结果表明,当阀口最大开度在0.2-0.4 mm时,该阀具有良好的通流能力及截止性。

该文介绍了“V”型管无阀压电泵及其所采用的振子的结构。通过建立双压电复合振子的有限元模型。分别对其进行静力学分析与模态分析，研究了不同的基底材料以及结构参数对双压电复合振子的振幅以及谐振频率的影响。所得到的结果为“V”型管无阀压电泵的优化改进提供了参考依据。