【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电，具体涉及基于柔性压电元件的主动振动抑制。
技术介绍
1、在当今社会工业中的多个领域，无论是工业机械、交通工具还是日常设备，有害振动普遍存在。有害振动不仅会降低设备的性能，还可能导致材料疲劳甚至破坏。传统的被动振动控制技术虽然能够在一定程度上抑制振动，但往往缺乏灵活性和适应性。
2、相比之下，主动振动控制技术展现出更高的适应性和定制性。特别是在对振动控制要求严苛的应用环境中，如航空航天、精密制造和民用基础设施领域，主动控制技术能够提供定制化的解决方案，以应对各种复杂的振动问题。这种技术能够根据具体的需求和振动特征，灵活地调整控制策略，从而更有效地抑制振动并提高系统性能。
3、压电材料因其独特的压电效应而成为实现主动振动控制的理想选择。特别是柔性压电致动器，以其特有的柔韧性和快速的响应，在振动控制应用中展现出了巨大的应用潜力。这些柔性压电致动器可以灵活地嵌入到结构中，实现精确的振动控制，从而提高系统的稳定性和性能。通过在系统中集成这些压电致动器，并结合先进的控制算法，可以实现高效、精确的振动抑制，从而满足不同应用场景的需求，为工业生产和日常生活带来更加可靠和高效的振动控制解决方案。
4、本专利技术公开了一种基于柔性压电元件的主动振动抑制系统，可实现任意形状，特别是异性部位的有害振动的实时检测和抑制。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种可以对微小振动做到主动抑制的基于柔性压电元件的主动振动抑制系统。所述系统由柔性压电薄膜传感器（
2、所述柔性压电薄膜传感器从上到下分别由pdms薄膜表面、银电极、mos2或pzt压电薄膜、银电极、pdms薄膜衬底组成；
3、所述的pzt柔性致动器的制备包含如下步骤：
4、（1）将d33为395 pc/n的pzt压电陶瓷片使用精密切割机进行精确切割。
5、（2）将步骤（1）中切割后的陶瓷片进行超声清洁和高温干燥，然后灌注硅橡胶。
6、（3）将步骤（2）灌胶后的陶瓷片立即转移到25℃的真空箱中抽真空10min。同时通过真空箱的观察窗观察，待材料表面没有气泡排出时，再将其取出。
7、（4）使用刀片或硬纸片将步骤（3）中取出的pzt压电陶瓷片表面多余的硅橡胶轻轻刮去，并将其置于空气中静置固化24小时，以实现硅橡胶与压电陶瓷之间的紧密结合。
8、（5）对步骤（4）的陶瓷片继续使用精密切割机切割，并调整设备以实施精确的反对缝切割操作。这一步骤要求确保切割不会歪斜，同时避免穿透整个陶瓷片，仅在预定区域形成微小的缝隙。同样的，切割完成后，重复步骤（2）~（3）。
9、（6）将步骤（5）的陶瓷片采用丝网印刷技术在材料表面均匀涂抹银浆后，置于恒温箱中，温度设置为120℃，进行30分钟加热处理。加热完成后，利用电阻表测量元件的表面电阻，确保电阻值低于1ω，这一标准说明电极已经完全干燥。随后，将样品翻转，并采用相同的流程在其下表面涂抹并干燥导电银浆，以形成均匀连续的电极层。
10、（7）将步骤（6）所得的pzt柔性压电复合材料通过准静态d33测试仪测试得到d33约为395 pc/n，与切割之前压电常数相同；
11、（8）在该pzt柔性压电复合材料上贴上双面导电的柔性铜箔，并焊接引线。
12、所述的信号采集处理器由同步采集卡（如ad7606）与stm32最小系统板组成。同步采集卡与stm32最小系统板是信号的采集器，采集过程为：同步采集卡进行直接的模拟电压信号同步采集，采样范围为±5v，并将其转换为十六进制的数据信息，然后stm32最小系统板进行读取，最小系统板对读取到的数据使用中值滤波等算法进行中间过程的处理优化，并发送到pc端的上位机进行数据的采集。
13、所述柔性压电薄膜传感器（mos2或pzt）、pzt柔性致动器和信号采集处理器系统的整体搭建方式为：在一块固定于实验台面的圆弧形塑料块的上下两侧各贴附一片规格相同的pzt柔性制动器，其中上面的扮演激振源的角色，通过接收外来信号产生振动，模拟环境中的扰动力，下面的致动器则负责实施振动抑制，通过反馈控制策略产生适当的抑振力。柔性压电薄膜传感器紧贴在圆弧块的旁边，这个传感器的主要功能是实时监测和记录圆弧板在开启抑振前后的振动情况，同时将振动信号转化为电信号，为后续的信号处理和控制决策提供数据支持。电源承担所有设备的供电，首先由信号发生器产生的信号作为振动源信号，该信号经由功率放大器放大，随后驱动上方的压电制动致，引发圆弧形板产生振动。捕获到的振动信号通过柔性压电薄膜传感器接收，并通过电荷放大器进一步放大。放大后的信号经过信号采集处理系统采集并滤波处理振幅信号输出到功率放大器放大，并传输至计算机，最终驱动位于下方的压电致动器工作，实现对圆弧板振动的有效抑制。
14、所述圆弧形塑料块半径为5cm，厚度为3mm，宽度为4cm，重量为16.5g。弧形的选择是为了模拟实际应用中可能遇到的柔性结构振动场景，并充分体现柔性结构主动抑振的有效性。
15、本专利技术的优点与有益效果在于：
16、1、该系统能够动态地实时地适应不同频率和振幅的结构振动，与传统方式比，具有更高的效率和更宽的应用范围。
17、2、可实现任意形状，特别是异性部位的有害振动的实时检测和抑制。
18、3、维护成本较低，不需要复杂的机械结构和频繁的润滑处理，符合可持续的发展理念。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于柔性压电元件的主动振动抑制系统，具备：
2.根据权利要求1所述的柔性压电传感器的结构如下：
3.根据权利要求1所述的PZT（锆钛酸铅）柔性致动器的制备方法如下：
4.（2）将步骤（1）中切割后的陶瓷片进行超声清洁和高温干燥，然后灌注硅橡胶。
5.（3）将步骤（2）灌胶后的陶瓷片立即转移到25℃的真空箱中抽真空10min。同时通过真空箱的观察窗观察，待材料表面没有气泡排出时，再将其取出。
6.（4）使用刀片或硬纸片将步骤（3）中取出的PZT压电陶瓷片表面多余的硅橡胶轻轻刮去，并将其置于空气中静置固化24小时，以实现硅橡胶与压电陶瓷之间的紧密结合。
7.（5）对步骤（4）的陶瓷片继续使用精密切割机切割，并调整设备以实施精确的反对缝切割操作。这一步骤要求确保切割不会歪斜，同时避免穿透整个陶瓷片，仅在预定区域形成微小的缝隙。同样的，切割完成后，重复步骤（2）~（3）。
8.（6）将步骤（5）的陶瓷片采用丝网印刷技术在材料表面均匀涂抹银浆后，置于恒温箱中，温度设置为120℃，进行30分钟加热处理
9.（7）将步骤（6）所得的PZT柔性压电复合材料通过准静态d33测试仪测试得到d33约为395 pC/N，与切割之前压电常数相同；
10.根据权利要求1所述的信号采集处理器由同步采集卡与STM32最小系统板组成。同步采集卡与STM32最小系统板是信号的采集器，采集过程为：同步采集卡进行直接的模拟电压信号同步采集，采样范围为±5V，并将其转换为十六进制的数据信息，然后STM32最小系统板进行读取。最小系统板对读取到的数据使用中值滤波等算法进行中间过程的处理优化，并发送到PC端的上位机进行数据的采集。
11.根据权利要求1所述的一种基于柔性压电元件的主动振动抑制系统，具备：
12.根据权利要求1所述的一种基于柔性压电元件的主动振动抑制系统，还具备：
...【技术特征摘要】
1.一种基于柔性压电元件的主动振动抑制系统，具备：
2.根据权利要求1所述的柔性压电传感器的结构如下：
3.根据权利要求1所述的pzt（锆钛酸铅）柔性致动器的制备方法如下：
4.（2）将步骤（1）中切割后的陶瓷片进行超声清洁和高温干燥，然后灌注硅橡胶。
5.（3）将步骤（2）灌胶后的陶瓷片立即转移到25℃的真空箱中抽真空10min。同时通过真空箱的观察窗观察，待材料表面没有气泡排出时，再将其取出。
6.（4）使用刀片或硬纸片将步骤（3）中取出的pzt压电陶瓷片表面多余的硅橡胶轻轻刮去，并将其置于空气中静置固化24小时，以实现硅橡胶与压电陶瓷之间的紧密结合。
7.（5）对步骤（4）的陶瓷片继续使用精密切割机切割，并调整设备以实施精确的反对缝切割操作。这一步骤要求确保切割不会歪斜，同时避免穿透整个陶瓷片，仅在预定区域形成微小的缝隙。同样的，切割完成后，重复步骤（2）~（3）。
8.（6）将步骤（5）的陶瓷片采用丝网印刷技术在材料表面均匀涂抹银浆后，...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖擎玮，王家琪，赵汉卿，李英豪，廖瑶瑶，仲超，秦雷，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。