该文提出了一种基于盘型对称驱动的惯性冲击旋转压电马达。该马达主要由定子、转子、驱动足和预紧装置组成。马达激励信号为锯齿波信号, 采用压电叠堆激励实现马达高功率输出。马达通过螺杆将定子与预紧装置装配于一体, 实现了马达结构紧凑化与微型化。设计加工了马达样机并通过实验验证了马达的工作原理, 对马达的综合性能进行了分析和测试。测试结果表明, 当马达预紧装置施加的预紧力为1 N, 输入激励电压峰-峰值为80 V, 激励信号频率为1 kHz, 且每输出一个周期锯齿波, 激励信号延迟100 ms再输出下一个, 以研究马达静态启动特性和步长, 测得马达的最大空载速度达到3.05 r/min, 平均步长为0.032 rad; 激励信号频率为3 kHz时, 马达的最大空载速度达到9.1 r/min, 马达最大负载可达16.2 N·mm; 马达在0.5~3 kHz激励信号频率范围内均可实现转动。

提出了利用气动高压激励的阵列式盘型压电俘能器实现气体能量的转化, 以满足低功耗传感器的自供能需求。通过压电单晶片将气缸内部高压气体能量转化为电能, 设计了阵列式盘型压电俘能器的样机结构; 结合气缸的正常工作状态, 分析了压电阵列的工作原理并进行了相应的实验。理论分析显示: 盘型压电阵列具有较高的电荷量与良好的电容性, 适合对具有交变载荷的高压气体能量进行收集。采用外径为12 mm、厚度为0.2 mm的压电单晶片及缸径为63 mm、行程为150 mm的气缸制作了实验样机, 利用气动组件模拟气体环境搭建了测试系统。分别调节压力、周期、流量等参数进行了实验测试。结果表明: 在交变的气动高压激励下, 阵列式盘型压电俘能器可较好地收集交变高压气体载荷能量, 其最佳匹配电阻为600 kΩ, 最大的瞬时功率为1 052 μW, 输出功率可满足低功耗传感器的能量需求。

硅基盘型谐振腔由于其高品质因数Q 值的特性，作为谐振式陀螺的核心元件，有望实现谐振式陀螺的小型化、集成化，成为目前谐振式陀螺中研究的基础。谐振式陀螺的极限灵敏度受谐振腔的DQ 乘积(谐振腔直径D 与Q值的乘积)的大小直接影响，提出制作大尺寸的盘型谐振腔获得高的DQ 乘积，从而提升谐振式陀螺的极限灵敏度。通过理论计算仿真得到盘型谐振腔的Q 值、DQ 乘积以及陀螺灵敏度与谐振腔直径D 的对应关系及其原因，实验中，采用传统半导体工艺制备不同直径的盘型腔(400 μm~10 mm)，通过与锥形光纤进行耦合测试得到输出透射谱线，得到盘型谐振腔直径D 与Q 值的变化成正比关系，得到最优的盘型腔参数，当D=10 mm 时，Q 值可达1.2×106，通过提升工艺精度以及后续优化还有极大的提升空间，理想条件下将实验得到的数据通过理论计算得到谐振式陀螺灵敏度可达0.02°/s，提供了一种提高谐振式陀螺灵敏度的思路。

回音壁模式(Whispering Gallery Mode，WGM)的光学谐振腔作为光学研究的重要工具具有广泛的应用前景。以超纯单晶氟化钙为材料加工了直径为5 mm，厚度为1 mm的CaF₂盘型腔，并用化学机械抛光法对其进行了光学抛光,得到了粗糙度为纳米级别的CaF₂盘型腔。搭建盘腔与锥形光纤的耦合测试平台测试所加工盘型腔的光学性能，测得在波长为1 550 nm时所加工的盘型腔的品质因数为2.1×10⁶。对CaF₂盘型腔损耗机制进行了理论分析，提出了提高CaF₂盘型腔品质因数的方法。