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MFC壓電纖維片在懸臂梁自適應(yīng)振動(dòng)主動(dòng)控制中的具體應(yīng)用

更新時(shí)間： 2018-03-07

壓電纖維片

壓電纖維復(fù)合材料 (MFC)是具有超薄性能的壓電促動(dòng)器及傳感器，它的厚度約為300um，內(nèi)部是由壓電纖維棒組成。它既可作為促動(dòng)，也可作為傳感。

MFC可作為促動(dòng)器

MFC作為促動(dòng)器，它有橫向伸長(zhǎng)、收縮、以及45°斜邊伸長(zhǎng)三種形變模式，通過(guò)將壓電纖維片與金屬薄片粘接，它可帶動(dòng)金屬片發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)等形變。

MFC可作為傳感器

MFC可作為傳感器使用，將MFC粘貼于待測(cè)表面，當(dāng)引入形變時(shí)，MFC會(huì)產(chǎn)生與形變量成比例的電荷。MFC具有高性能、高靈活性及高可靠性，且成本上有較大的優(yōu)勢(shì)。

MFC應(yīng)用--懸臂梁變負(fù)載自適應(yīng)振動(dòng)主動(dòng)控制

振動(dòng)問(wèn)題是制約柔性臂實(shí)現(xiàn)高精度和高速度目標(biāo)的一大瓶頸。

以懸臂梁為模型，在末端施加一定負(fù)載，建模分析負(fù)載對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。利用振動(dòng)主動(dòng)控制的方法，選擇MFC壓電纖維片作為促動(dòng)器及傳感器。

將一組或多組MFC壓電纖維片粘貼于薄板兩面，在每組中，其中1個(gè)或多個(gè)MFC纖維片作為促動(dòng)器，通過(guò)芯明天高壓壓電控制器對(duì)其施加電壓，建立促動(dòng)器作用下懸臂梁振動(dòng)的模態(tài)運(yùn)動(dòng)；再由1個(gè)或多個(gè)MFC壓電纖維片作為傳感器，感應(yīng)懸臂的振動(dòng)，在有振動(dòng)存在時(shí)，MFC傳感器輸出電荷，再由電荷放大器SmartCharge將電荷進(jìn)行敏感放大輸出；在感知懸臂振動(dòng)時(shí)，再由高壓壓電控制器對(duì)另1個(gè)或多個(gè)MFC施加電壓，MFC作為促動(dòng)器，產(chǎn)生與懸臂振動(dòng)反向的運(yùn)動(dòng)，以抵消懸臂的振動(dòng)。

原理圖：

演示效果圖：

MFC的應(yīng)用非常廣泛，如航空航天（如復(fù)合材料飛機(jī)機(jī)翼和結(jié)構(gòu)的除冰、直升機(jī)旋翼葉片的振動(dòng)控制、無(wú)人機(jī)方向舵控制、綜合體的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、機(jī)翼的形變、衛(wèi)星吊桿振動(dòng)控制、方向舵振動(dòng)控制等）、土建結(jié)構(gòu)（如管線的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、鐵路軌道的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的能量捕獲、土建結(jié)構(gòu)的能量獨(dú)立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等）、工業(yè)（如應(yīng)變傳感器、點(diǎn)焊機(jī)控制、基于導(dǎo)波的健康監(jiān)測(cè)、高頻閥控制等）、汽車行業(yè)（如擾流板形狀控制、用戶界面和控制組件的觸覺(jué)、傳動(dòng)軸振動(dòng)控制、空氣超聲換能器、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、撞擊傳感器等）、消費(fèi)市場(chǎng)（如鞋/運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的能量捕獲、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的振動(dòng)控制、觸覺(jué)的用戶界面、能源自主安全設(shè)備等）。

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楊先生