基于LabVIEW的压电陶瓷器件阻抗特性测试系统开发文献综述

 2022-10-27 17:02:28
  1. 文献综述(或调研报告):

文献[1]介绍了超声波电机的电学阻抗特性。超声波电机的电学阻抗特性取决于其负载的振动特性。超声波电机在机械应用中经常可对外界呈现不同的端口特性与阻抗特性。实验采用了工作在振动厚度模式下的环状压电陶瓷,并分析了其谐振点,反谐振点以及有效机电耦合因数。分析基于等效电路并考虑了负载的振动特性方面的变量。研究显示,压电陶瓷的阻抗取决于负载的振动特性,并会产生新的谐振点与有效机电耦合因数。当负载的振动特性变化时,超声波电机的电子驱动电路参数必须要能够灵活适应。

文献 [2]介绍了超声波电机的换能应用。能量收集将来自环境的机械能(诸如振动或人类活动)转换成可用于为低功率电子设备供电的电能。纳米结构的压电能量收集装置,通常称为纳米发生器,近年来在测量输出中迅速增加。通过这些改进,纳米发电机有可能与基于诸如锆钛酸铅(PZT)等压电陶瓷,聚偏二氟乙烯(PVDF)等聚合物或静电,驻极体或电磁动能收集器等更传统的微观或宏观能量收集装置竞争。来自纳米发电机的功率输出通常通过开路电压和/或短路电流来测量,其中可以从这些值的乘积来估计功率。在这里我们表明,这些措施不能提供这些设备的输出的完整图片,并且在尝试比较替代设计时可能会产生误导。为了比较纳米发电机的功率输出,必须根据用于更成熟技术的技术来改进技术。我们比较了氧化锌纳米棒/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和氧化锌纳米棒/聚3,4-亚乙基二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)器件,并且显示尽管开路电压几乎降低了三倍,氧化锌/(PEDOT:PSS)器件可在最佳负载下产生150倍以上的功率。此外,通过更快速地对设备进行滤波可以增加峰值电压和电流输出,因此应计算时间平均功率或时间积分的输出量,例如总能量或总电量。最后,器件的内部阻抗的特点是了解其性能,并显示氧化锌 / PMMA器件的内阻高得多但电容阻抗低。希望通过遵循更严格的测试程序,纳米结构压电器件的性能可以更真实地与其他能量收集技术进行比较,并且可以通过更全面了解其行为来快速推动其改进。

文献[3]中的研究课题利用LabView研究超声波电机的组件特性。本研究的目的是利用LabVIEW作为高功率传感器测量系统平台,搭建NF HS4012高功率测量系统。 目的是探索应用于焊接的高功率超声波,并研究超声换能器的大小,包括其特性,能量产生和控制能量的方法。 原始组件的特性和整个激活系统的电路的稳定性和有效性是本研究调查的关键。

文献[4]介绍了利用LabView计算阻抗的方法。本文首先分析了伏安法测量阻抗的原理,详细介绍了伏安法测阻抗的计算方法,以此为基础给出了一种基于LabView的虚拟LCR测试仪的设计方案,然后介绍了测试系统各个硬件部分的设计。该测试仪充分利用LabView数据处理能 力有效地实现了对阻抗的测量和分析。

文献[5]主要研究了LabView阻抗测试的硬件方法。以HIOKI 3532—50LCR阻抗测试仪为硬件基础,在LabVIEW开发平台下,通过RS232接口将HIOKI 3532.50LCR阻抗测试仪与计算机相连,组成了一套阻抗测试与处理系统,编制了功能强大的通信、测试与处理软件。该系统完成了对阻抗测试仪的通信、设置、测试、采集的数据的形象显示.自动存储以及输出到电子表格等功能,使仪器设备的灵活性和数据处理能力大大提高。实践表明,该测试系统运行可靠,可以稳定地实现实时测量。

文献[6]分析了压电器件的等效电路模型。基于压电器件的等效电路模型,利用导纳圆理论图测量压电器件阻抗特性参数及过零检测相位差测量原理,构建了一套完整的压电器件性能参数阻抗测试系统。通过单片机控制信号产生幅值固定、频率可变的正弦信号,经功率放大后驱动压电器件产生超声高频振动,并采集压电器件两端的电压、电流及相位差信号,通过串口传给上位机。上位机采用基于LabView人机交互界面,实现压电器件阻抗特性参数计算和图形显示。实验结果表明,本测试系统能测量压电器件各主要相关参数,并动态显示阻抗特性曲线,可用于压电器件的参数测试与性能评估。

文献[7]在考虑耗能的前提下研究了压电陶瓷的等效电路。本文旨在探讨考虑耗能的压电陶瓷的等效电路模型。基于电阻抗,研究了压电陶瓷在空载和加载条件下的等效电路模型。通过考虑感兴趣的频率范围来讨论电路模型的特性和物理意义。本文的电路模型和讨论可以在设计和分析压电系统时,对压电陶瓷的电学行为有很好的理解。

文献[8] 提出了利用压电陶瓷的阻抗测量法的概念,即用压电陶瓷作为驱动源产生动态阻抗信息.测试系统由阻抗分析仪、计算机、压电陶瓷片、铝梁组成.实验将铝梁作为测试对象,在其上粘贴压电陶瓷,通过对阻抗应答、振动模型和压电陶瓷片的粘贴位置的分析,研究梁的阻抗频率特性.实验结果表明,利用阻抗法,容易得到构造物的频率响应特性,应答分析也简单.

文献[9]从温度、厚度等方面分析了压电陶瓷特性受外界的影响。通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知:压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点,所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显,在常温下工作较稳定,厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。

文献[10]中的研究课题利用激光作为测量的一大重要媒介来对压电陶瓷进行测试。结合激光器稳频中的小抖动稳频原理,通过检测激光光强以选择合适的工作频率点,提出了基于LabVIEW编程和NIPCI数据采集卡的对于压电陶瓷微位移驱动器的谐振频率、幅频特性、相频特性等研究的方法,实现了对压电陶瓷相关特性的测试。

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