基于分時驅動方法壓電堆響應速度的研究.pdf

1、快速響應是壓電驅動器最主要的優(yōu)點之一，目前關于壓電驅動器的研究都是基于同時驅動結構即同時激勵壓電堆中所有的壓電層。這種驅動結構是將壓電堆看作一個整體，忽略了在高頻驅動時壓電堆內部應力波傳播對壓電堆輸出的影響。針對這一問題，本文創(chuàng)新性的提出了一種分時驅動方法，它通過考慮壓電堆中應力波傳播規(guī)律，分時依次地激勵壓電堆中各壓電層，使各層產生的應力波同時傳播到壓電堆頂端實現(xiàn)線性疊加，從而大幅度提高壓電堆的響應速度。
　　本文對壓電堆中應力波

2、波動方程、傳播規(guī)律等進行了理論推導和分析，并利用有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics構造壓電堆模型、分時激勵脈沖序列，對分時驅動思想進行驗證。首先分別仿真了將壓電堆底面直接剛性固定時，其在同時驅動和分時驅動方法下的動態(tài)響應輸出，仿真結果顯示此時分時驅動下壓電堆的響應速度并未得到很好的改善;通過對分時驅動下壓電堆的響應曲線進行分析得出:由于壓電堆產生的下行波未經過線性疊加，它們經過底面反射后會重新傳播到壓電堆頂端，從而影響

3、分時驅動的效果，延長壓電堆的響應時間。為了驗證這一結論，我們在壓電堆底面增加一無限長的壓電桿基座，用它來吸收壓電堆的下行波，仿真結果證明此時分時驅動下壓電堆的響應速度是同時驅動方法下的2.75倍，分時驅動思想得到了驗證。另外我們對基座也做了進一步的選擇與優(yōu)化，設計了更符合要求的基座材料和尺寸。
　　為了通過實驗驗證分時驅動思想，本文利用壓電陶瓷圓環(huán)構造了可以被分時驅動的壓電堆結構，并利用低壓控制高壓的思想設計了能產生一系列相鄰脈沖

4、間具有可調延時的脈沖序列，它們都具有非常短暫的上升沿，然后利用PVDF壓電薄膜對壓電堆的動態(tài)響應進行測量。實驗結果證明，分時驅動方法下壓電堆的響應速度是同時驅動下的2.67倍，且分時驅動方法實現(xiàn)了壓電堆中各壓電層產生應力的線性疊加。因此，分時驅動方法下壓電堆的響應速度不隨壓電堆中被激勵壓電層數量的變化而改變，也不受激勵電壓幅值的影響。
　　通過本文所提出的分時驅動方法，可以使壓電堆在輸出足夠大位移的同時還具有非?？斓捻憫俣?，對提