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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(qū)動研究

壓電慣性作動器是精密裝備的關(guān)鍵技術(shù)之一，但其固有工作模式難以實現(xiàn)平滑運動，阻礙了大規(guī)模商業(yè)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(xiàn)雙向平滑驅(qū)動，并通過主動利用壓電疊堆與柔性機構(gòu)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(diào)節(jié)。通過動力學建模闡明工作機理，有限元法完成結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)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(guān)系數(shù)R2達0.9999，即使負載推力等效于1.35N（約為現(xiàn)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(shè)計尤其適用于Z自由度驅(qū)動，已成功應(yīng)用于顯微成像系統(tǒng)。

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2026-01-16
一種基于兩級放大機構(gòu)的高速尺蠖型壓電驅(qū)動器：設(shè)計、建模與實驗驗證

尺蠖式壓電作動器在精密儀器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有尺蠖壓電作動器結(jié)構(gòu)復雜、驅(qū)動足間距大，難以實現(xiàn)交替驅(qū)動及驅(qū)動足的高輸出速度。本文設(shè)計了一種基于兩級放大機構(gòu)的尺蠖壓電直線作動器，通過兩級放大機構(gòu)放大驅(qū)動足輸出位移，并以交替驅(qū)動方式提升作動器定子的驅(qū)動效率。該作動器僅含三片壓電疊堆和一套兩級放大機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊，易于實現(xiàn)交替驅(qū)動。利用偽剛體法對柔性鉸鏈及其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yōu)化結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，所研制的兩級放大尺蠖壓電直線作動器在135V、70Hz驅(qū)動下，最大速度可達5.53mms?1。

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2026-01-16
基于聲光偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的聲場重建實驗

水下聲信號在傳播過程中會引起介質(zhì)折射率的變化，當激光穿過聲擾動介質(zhì)時，介質(zhì)折射率的空間變化引起激光束的偏轉(zhuǎn)，利用位置敏感探測器（PSD）感應(yīng)激光的偏轉(zhuǎn)信息，可以反演出聲場的相關(guān)參數(shù)信息。激光束的偏轉(zhuǎn)可以被分解為平面內(nèi)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(tǒng)的硬件實現(xiàn)

開展基于PCM的管道定位系統(tǒng)的可行性研究：采用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)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(diào)整為1A后，通過屏蔽電纜傳輸?shù)焦艿滥Ｐ椭校M實際場景中的管道檢測環(huán)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(guān)系，調(diào)節(jié)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(jié)果與實際情況之間的關(guān)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(shù)，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(huán)，這些渦環(huán)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(yīng)用于眾多流動控制領(lǐng)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(shù)從瞬時流動結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)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(diào)節(jié)其內(nèi)夾角，使來自更廣方向的反射波分量匯聚于焦點，從而產(chǎn)生聚焦尺寸小于半波長的亞波長聚焦現(xiàn)象。首先，采用Mindlin板理論求解反射波，并基于相位調(diào)制設(shè)計不同寬度的透鏡以實現(xiàn)波聚焦。隨后，通過數(shù)值仿真與實驗驗證亞波長聚焦效果，并系統(tǒng)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(nèi)，且該尺寸由內(nèi)夾角精準調(diào)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(shè)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(shè)計頻率為中心的一定頻帶內(nèi)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(shè)計基礎(chǔ)。

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