辐射场型压电薄膜驱动器的优化设计

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1、辐射场型压电薄膜驱动器的优化设计中国科学技术大学硕士学位论文辐射场型压电薄膜驱动器的优化设计姓名：叶平申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：刘永斌;冯志华20100501摘要摘要压电微位移驱动器在精确定位与微控制等方面有广泛的应用前景。与其它驱动器向比，它具有体积小、分辨率高、响应速度快、可控精度高、散热小、低能耗、无电磁干扰等优点。由于以上优点，压电微位移驱动器得到了国内外field的广泛重视。辐射电场型压电薄膜RFDRadialdiaphragm作为一种新型的压电微位移驱动器，有很大的研究价值。本文采用有限元分析与实验测试相结合的方法，对RFD的结构参数进行优化。主要研

2、究内容包括以下几个方面：1对压电晶体的力学、电学性能进行了讨论和研究了。从压电效应出发，对压电驱动的原理进行了阐述；2利用有限元理论，考虑压电材料的压电效应，对压电元件的机电耦合有限元方程经行详细的推导；构参数的影响因素，给出优化参数；4制作不同结构参数的RFD并且进行实验测试，得到RFD压电驱动器的有关性能参数；5比较测试结果和仿真计算结果，验证仿真分析的有效性。本文通过建立数学模型，采用有限元仿真的方法，优化RFD结构参数，研究驱动器的性能，并利用仿真结果指导实验研究。仿真与实验结果表明，合理的调整RFD的结构参数，有利于RFD性能的提高。关键词：RFD，压电位移驱动器，压电效应

3、，有限元分析，结构参数优化ABSTRACrABSTRACTTheactuatorhasbeeninpiezo-electricmicro．displacementwidelyappliedmanyasSOwithotherareas，suchorientation，micro．control，andprecisionon．Comparedkindsofactuatorhasactuator,thepiezo-electricadvantages，formanyexample，smallinandnosize，highheat，lowresolution，rapidresponse，l

4、owpowerconsumptiondevotedmuchtofield．Therefore，researchershavebeenattentionthemagneticresearchofbecauseofactuatoritspiezoelectricmicro―displacementadvantages．Radialfieldanovelactuator．ItdiaphragmRFDispiezoelectricmicro-displacementattractsresearchofinterestresearchers．manyInthisofRFDwerethemeth

5、odofpaper,structureparametersoptimizedusingfiniteelementwithmoststructurejoinedanalysisexperiment．TheoptimizedofthealRFDeobtained．Themaincontentsofthisincludetheparameterspaperfivefollowingaspects：mechanicsandofwere1．neelectricityperformancepiezoelectriccrystalofactuatorwasdescribedbaseontheana

6、lyzed．Theprinciplepiezoelectricofeffect．investigationpiezoelectricelectromechanicalfiniteelementformulationof2．Thecouplingpiezoelectricelementwasdeducedonthebasisoffiniteelementtheoriesandeffect．piezoelectricofRFDstructureWascarriedoutthe3．SimulationanalysisparametersusingsoftwareoftheRFDinflue

7、nceofstructureAnsysl1．0．Consideringparameters．weobtainedthemoststructureRFD．ofoptimizedparametersRFDswithdifferent4．Thestructurewerefabricated．Theparametersofthemwereobtainedthrougllonthem．performancestestingexperimentstheresultof