作者单位
摘要
1 河南科技大学 机电工程学院, 河南 洛阳 471003
2 河南科技大学 机械装备先进制造河南省协同创新中心, 河南 洛阳 471003
基于阿基米德螺线方程提出一种等间距螺旋电极压电驱动器, 该文分析了其电极结构与驱动原理, 采用丝网印刷法对该驱动器螺旋电极进行了印制, 并完成待测元件的制备。搭建了位移测试平台测试元件的静态性能, 并对其静态的径向位移及平面扭转角进行了研究。试验结果表明, 直径25 mm、厚2 mm、电极宽0.6 mm、电极中心距1.2 mm的等间距螺旋电极压电驱动器在频率0.5 Hz、电压200 V的正弦激励信号作用下, 径向峰值位移可达1.02 μm, 为传统电极压电元件的1.57倍, 扭转角度可达0.12 mrad, 与传统型压电驱动器相比, 该元件具有较大的径向位移输出,且产生的扭转角度明显。
等间距 螺旋电极 压电驱动器 制备 扭转角 equally spaced spiral electrode piezoelectric actuator preparation torsion angle 
压电与声光
2023, 45(2): 313
作者单位
摘要
南昌航空大学 信息工程学院,江西 南昌 330063
现有方法常将相机从下至上拍摄标记物图像,当桨叶扭转幅度较大时,相机主光轴与标记物平面法向量存在明显夹角,导致拍摄图像存在透视畸变现象,从而引发较大测量误差。为解决上述问题,提出一种基于透视变换的直升机桨根扭转角测量方法。首先,将靶标垂直固定在桨叶下方,相机正对桨毂拍摄图像。其次,计算桨叶在低速拉平状态下待测方位与正方位靶标图像中的四个顶点坐标,并求解待测方位的透视变换矩阵,然后利用透视变换矩阵对桨叶高速运动状态下待测方位拍摄的畸变图像进行校正。最后,求得基准图像与校正后图像中的圆心坐标,进而计算出待测方位扭转角。实验结果表明,各方位测量误差均小于0.2°。该方法不但测量精度高,而且具有多方位动态测量的优点,在直升机旋翼桨叶运动参数测量领域具有良好的应用前景。
扭转角 透视畸变 透视变换 多方位 torsion angle perspective distortion perspective transformation multiple azimuth 
应用光学
2023, 44(2): 412
作者单位
摘要
1 苏州大学 机电工程学院 激光制造技术研究所,江苏 苏州 215021
2 苏州大学 光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
基于光内送粉激光熔化沉积(laser melting deposition, LMD)技术,研究变截面薄壁空心弯扭结构件的成形工艺。针对该类复杂结构件成形轨迹规划的难点,提出空间轨迹单元离散分层法对结构件进行分层并生成离散沉积单元,按设计的路径进行每个离散沉积单元的沉积。针对在实际成形过程中由于机械臂采用线段单元拟合的方式实现光滑曲线运动导致的误差,提出空间变姿态基点偏移补偿技术,对成形过程中实际姿态变化基点的位置偏移进行补偿,以此实现对尺寸误差的有效控制。最终实现变截面薄壁空心弯扭结构件的激光熔化沉积成形,成形所得结构件尺寸精度较高,形状尺寸误差在−0.44%~1.83%之间,结构件平均厚度在5.9~6.19 mm之间,结构件显微硬度在269~282.2 HV之间,结构件表面和内部皆致密均匀,无明显的气孔、裂缝等缺陷。
激光熔化沉积 变截面弯扭结构 离散分层 基点偏移补偿 尺寸精度 laser melting deposition variable cross-section bending torsion structure discrete layering base point offset compensation dimensional accuracy 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220436
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 Qingdao Innovation and Development Center of Harbin Engineering University, Qingdao 266000, China
3 Photonics Research Center, School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
We propose a high-sensitivity bidirectional torsion sensor using a helical seven-core fiber taper embedded in multimode fiber (MHSTM). Sensors with different taper waists and helical pitches are fabricated, and their transmission spectra are obtained and analyzed. The waist and length of the sandwiched seven-core fiber are finally determined to be 68 µm and 3 mm, respectively. The experimental results show that the clockwise and counterclockwise torsion sensitivities of the proposed sensor are 2.253 nm/(rad/m) and -1.123 nm/(rad/m), respectively. When tapered waist diameter reduces to 48 µm, a superior torsion sensitivity of 5.391 nm/(rad/m) in the range of 0–4.24 nm/(rad/m) is obtained, which is 46 times as large as the traditional helical seven-core fiber structure. In addition, the MHSTM structure is also relatively stable to temperature variations.
torsion sensor Mach–Zehnder interferometer multicore fiber helical taper structure 
Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041205
作者单位
摘要
大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连 116024
该文提出一种基于压电纤维复合材料(MFC)的结构热变形物理模拟方法,建立了悬臂梁结构热变形与MFC驱动变形的相关性方程,并与有限元仿真进行对比验证。面向复合材料层合板以结构热变形模拟为目标,利用优化的方法反求出MFC的驱动电压,从而指导MFC驱动实验。结果表明,对于均质悬臂梁的弯曲变形,仿真结果与理论表达式一致;面向层合板的弯扭耦合变形、MFC驱动变形与热变形的测点位移误差均在5%内,验证了该文提出的物理模拟方法的有效性。
压电纤维复合材料 物理模拟 热变形 驱动变形 弯扭耦合 macro fiber composites physical simulation thermal deformation drive deformation bending-torsion coupling 
压电与声光
2022, 44(5): 736
作者单位
摘要
1 浙江华东工程咨询有限公司,杭州 310014
2 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
复合海底电缆在敷设和运行过程中由于外部荷载作用常发生扭转行为。文章基于有限元软件建立三芯光纤复合海底电缆局部段的精细数值模型,并开展了相关数值仿真实验,重点研究海缆顺-逆扭转方向以及扭转角度对海缆主要结构的受力影响。仿真结果表明,顺-逆扭转作用对于不同绞合方向的内部结构有不同程度的影响,海缆内部结构沿轴向方向扭转角度具有较好的一致性,呈现出线性变化特征; 小角度扭转时各结构应力出现先增后降趋势,而扭转角度增大时各结构应力出现逐渐增长趋势,增长速度有所升高,材料屈服出现非同步性。
复合海缆 扭转特性 屈服应力 有限元 对比研究 composite submarine cable torsion characteristics yield stress finite element comparative study 
光通信研究
2022, 48(2): 22
作者单位
摘要
1 辽宁工业大学 机械工程与自动化学院,辽宁 锦州 121001
2 辽宁机电职业技术学院 机械工程系,辽宁 丹东 118009
针对目前超声电机振子主要采用纵振或弯振复合而较少采用扭曲振动的形式, 该文设计了一种弯扭复合模态的超声电机振子, 该振子的振动模态由一阶扭转振动模态和二阶弯曲振动模态耦合而成。采用有限元法对二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率在不同振子尺寸参数下的规律进行分析, 并将这些规律拟合为两个多维函数的基础上, 以提高二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率一致性为目标, 采用最速下降法对振子结构进行优化设计。实验结果表明, 优化设计后振子的二阶弯曲和一阶扭转振动固有频率一致性较优化前有明显提高。
复合模态 超声电机 振子 弯曲振动 扭转振动 compound mode ultrasonic motor vibrator bending vibration torsion vibration 
压电与声光
2021, 43(1): 110
Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 Photonics Research Center, Guilin University of Electronics Technology, Guilin 541004, China
We propose and investigate a compact optical fiber sensor that aims to measure the torsion in both amount and direction with high sensitivity. This sensor is configured by a triangular-prism-shaped long-period fiber grating, which is fabricated by the high frequency CO2 laser polished method. The unique design of the triangular-shaped structure breaks the rotational symmetry of the optical fiber and provides high sensitivity for torsion measurement. In preliminary experiments, the torsion response of the sensor achieves a good stability and linearity. The torsion sensitivity is 0.54 nm/(rad/m), which renders the proposed structure a highly sensitive torsion sensor.
long-period fiber grating torsion sensor CO2 laser etched method 
Chinese Optics Letters
2021, 19(4): 041202
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-Fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650216, China
3 Photonics Research Center, Guilin University of Electronics Technology, Guilin 541004, China
A novel phase-shifted long-period fiber grating (PS-LPFG) for the simultaneous measurement of torsion and temperature is described and experimentally demonstrated. The PS-LPFG is fabricated by inserting a pre-twisted structure into the long-period fiber grating (LPFG) written in single-mode fiber (SMF). Experimental results show that the torsion sensitivities of the two dips are ?0.114 nm/(rad/m) and ?0.069 nm/(rad/m) in the clockwise direction, and ?0.087 nm/(rad/m) and ?0.048 nm/(rad/m) in the counterclockwise direction, respectively. The temperature sensitivities of the two dips are 0.057 nm/°C and 0.051 nm/°C, respectively. The two dips of the PS-LPFG exhibit different responses to torsion and temperature. Simultaneous measurement of torsion and temperature can be implemented using a sensor. The feasibility and stabilization of simultaneous torsion and temperature measurement have been confirmed, and hence this novel PS-LPFG demonstrates potential for fiber sensing and engineering applications.
phase-shifted long-period fiber grating pre-twisted structure single-mode fiber simultaneous measurement torsion temperature 
Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021203
作者单位
摘要
天津工业大学电气工程与自动化学院, 天津 300387
Qball2四旋翼飞行器偏航角的转动由反扭力提供,相较由升力提供动力的俯仰角和滚转角来说更容易出现转速饱和的情况,并且模型具有参数不确定、强耦合、易受外部干扰等特点。针对上述问题采用一种基于误差补偿的线性自抗扰控制(LADRC)算法对偏航姿态进行控制,LADRC算法具有不基于模型、抗扰能力强、参数整定简单等优点。基于误差补偿的抗饱和方案结构简单、灵活度高、抗饱和性能好。仿真和Qball2平台实验结果表明:所设计的控制器能较好地解决偏航角转速饱和的问题,提高了系统的动态性能和稳态性能。
四旋翼飞行器 姿态控制 反扭力 转速饱和 误差补偿 线性自抗扰控制 quadrotor attitude control Qball2 Qball2 reverse torsion speed saturation error compensation linear active disturbance rejection control 
电光与控制
2019, 26(7): 20

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