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
时间：2018-03-07 阅读：4427
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）。