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MFC压电纤维片在悬臂梁自适应振动主动控制中的具体应用
 压电纤维片      

      压电纤维复合材料 (MFC)是具有超薄性能的压电促动器及传感器,它的厚度约为300um,内部是由压电纤维棒组成。它既可作为促动,也可作为传感。

MFC可作为促动器

      MFC作为促动器,它有横向伸长、收缩、以及45°斜边伸长三种形变模式,通过将压电纤维片与金属薄片粘接,它可带动金属片发生弯曲、扭转等形变。

 

 

MFC可作为传感器


      MFC可作为传感器使用,将MFC粘贴于待测表面,当引入形变时,MFC会产生与形变量成比例的电荷。MFC具有高性能、高灵活性及高可靠性,且成本上有较大的优势。

 

MFC应用--悬臂梁变负载自适应振动主动控制


     振动问题是制约柔性臂实现高精度和高速度目标的一大瓶颈。


      以悬臂梁为模型,在末端施加一定负载,建模分析负载对其结构参数的影响。利用振动主动控制的方法,选择MFC压电纤维片作为促动器及传感器。


      将一组或多组MFC压电纤维片粘贴于薄板两面,在每组中,其中1个或多个MFC纤维片作为促动器,通过芯明天高压压电控制器对其施加电压,建立促动器作用下悬臂梁振动的模态运动;再由1个或多个MFC压电纤维片作为传感器,感应悬臂的振动,在有振动存在时,MFC传感器输出电荷,再由电荷放大器SmartCharge将电荷进行敏感放大输出;在感知悬臂振动时,再由高压压电控制器对另1个或多个MFC施加电压,MFC作为促动器,产生与悬臂振动反向的运动,以抵消悬臂的振动。


原理图:

 

演示效果图:

 

      MFC的应用非常广泛,如航空航天(如复合材料飞机机翼和结构的除冰、直升机旋翼叶片的振动控制、无人机方向舵控制、综合体的结构健康监测、机翼的形变、卫星吊杆振动控制、方向舵振动控制等)、土建结构(如管线的结构健康监测、风力发电机叶片的结构健康监测、铁路轨道的结构健康监测、结构健康监测的能量捕获、土建结构的能量独立结构健康监测等)、工业(如应变传感器、点焊机控制、基于导波的健康监测、高频阀控制等)、汽车行业(如扰流板形状控制、用户界面和控制组件的触觉、传动轴振动控制、空气超声换能器、回转构件的结构健康监测、撞击传感器等)、消费市场(如鞋/运动产品的能量捕获、运动产品的振动控制、触觉的用户界面、能源自主安全设备等)。
 
 
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