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2026-01-16
重力輔助式Z自由度壓電慣性雙向平順驅動研究

壓電慣性作動器是精密裝備的關鍵技術之一，但其固有工作模式難以實現平滑運動，阻礙了大規模商業化。本文提出一種“重力輔助”壓電慣性作動器，僅用一個激勵源即可實現雙向平滑驅動，并通過主動利用壓電疊堆與柔性機構的接觸行為，提升垂直裝配時的雙向一致性。其核心策略是：借助輔助重力平衡前向位移突增與后向回滑，同時利用定子寄生運動的鎖緊力調節。通過動力學建模闡明工作機理，有限元法完成結構參數設計，實驗驗證方案可行。在重力輔助下，雙向位移線性擬合相關系數R2達0.9999，即使負載推力等效于1.35N（約為現有成果的3.3倍）仍能維持高精度。最大速度304.73mm/s，分辨率5.3nm。該設計尤其適用于Z自由度驅動，已成功應用于顯微成像系統。

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2026-01-16
一種基于兩級放大機構的高速尺蠖型壓電驅動器：設計、建模與實驗驗證

尺蠖式壓電作動器在精密儀器領域具有廣闊的應用前景。然而，現有尺蠖壓電作動器結構復雜、驅動足間距大，難以實現交替驅動及驅動足的高輸出速度。本文設計了一種基于兩級放大機構的尺蠖壓電直線作動器，通過兩級放大機構放大驅動足輸出位移，并以交替驅動方式提升作動器定子的驅動效率。該作動器僅含三片壓電疊堆和一套兩級放大機構，結構簡單、布局緊湊，易于實現交替驅動。利用偽剛體法對柔性鉸鏈及其結構進行分析，建立了作動器的運動學與動力學模型：運動學求解杠桿長度與三角結構角度，動力學計算整機固有頻率。有限元分析獲得作動器的仿真放大比，用以評估、驗證理論計算并進一步優化結構。實驗結果表明，所研制的兩級放大尺蠖壓電直線作動器在135V、70Hz驅動下，最大速度可達5.53mms?1。

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2026-01-16
基于聲光偏轉效應的聲場重建實驗

水下聲信號在傳播過程中會引起介質折射率的變化，當激光穿過聲擾動介質時，介質折射率的空間變化引起激光束的偏轉，利用位置敏感探測器（PSD）感應激光的偏轉信息，可以反演出聲場的相關參數信息。激光束的偏轉可以被分解為平面內和沿平面法向方向兩部分，利用這兩個部分可以分別計算得到聲壓和聲壓梯度值。同時利用邊界延拓方法可以顯著提高基爾霍夫積分定理聲全息方法的重建性能。

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2026-01-16
管道定位系統的硬件實現

開展基于PCM的管道定位系統的可行性研究：采用函數發生器產生4Hz、8Hz和72Hz的多頻電流，并將信號輸出到Aigtek的ATA-308功率放大器。將輸出電流的RMS值調整為1A后，通過屏蔽電纜傳輸到管道模型中，模擬實際場景中的管道檢測環境。搭建完成實驗平臺后，在管道周圍保持磁傳感器探頭與地面的鉛錘關系，調節磁傳感器探頭與管道模型之間的水平距離，鉛錘距離以及水平夾角，并通過卷尺測量，之后記錄不同位置下的測量結果與實際情況之間的關系。

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2026-01-16
合成射流高效摻混機理研究

合成射流是一種新型主動流動控制技術，其主要工作原理是利用振動薄膜或活塞周期性地吹/吸流體，在孔口外形成渦環，這些渦環在自誘導速度的作用下向下游運動，相互融合形成射流。合成射流已被應用于眾多流動控制領域，包括摻混增強、傳熱增強、流動分離控制等。本實驗通過粒子圖像測速（PIV）技術從瞬時流動結構演化的角度對合成射流高效摻混機理進行研究。

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2026-01-16
一種實現彎曲波亞波長聚焦的新方法

本文提出一種在單相薄板中實現反射彎曲波亞波長聚焦的新方法。將原始平面透鏡拆分為兩個相鄰子透鏡，并通過調節其內夾角，使來自更廣方向的反射波分量匯聚于焦點，從而產生聚焦尺寸小于半波長的亞波長聚焦現象。首先，采用Mindlin板理論求解反射波，并基于相位調制設計不同寬度的透鏡以實現波聚焦。隨后，通過數值仿真與實驗驗證亞波長聚焦效果，并系統闡釋其機理。值得注意的是，垂直于傳播方向的聚焦尺寸可控制在(0.4λ,0.5λ)范圍內，且該尺寸由內夾角精準調控。研究表明，該亞波長聚焦具有普適性：即使通過厚度變化或其他相位分布設計透鏡，同樣可獲得類似效果。此外，透鏡具備寬帶特性，可在以設計頻率為中心的一定頻帶內有效工作。該方法不僅限于板中的彎曲波，亦可為電磁波與聲波操控奠定設計基礎。

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