陶瓷压电蜂鸣片阻抗大的原因是什么

1941年12月，太平洋战争爆发。美国人的潜艇仿佛长了眼睛似的，穿过了日本人设置的层层水雷封锁线，神不知鬼不觉地钻进日本海，向日本舰船发起突然袭击，使日本海军损失惨重；与此同时，日本的潜艇一钻进美国的军港或海岸边，不知怎的，就遭到美国军舰或飞机的攻击。
“这是怎么回事呢”日本海军官员百思不得其解，“难道美国人使用了什么秘密武器”的确，美国人使用了一种“秘密武器”——声纳。
声纳是一种利用声波在水下测定目标距离和运动速度的仪器。美国人在潜艇上装了类似声纳的“探雷器”，因此对于日本人设置的水雷封锁线及舰船的所在位置一目了然；美国人还在军港和海岸的航道口装上了声纳，这样，海里的任何动静都逃不过美国人的“耳目”。
声纳诞生于第二次世界大战。它的发明，凝聚着几代科学家的心血。早在1490年，意大利著名美术家、科学家达·芬奇就注意到了声音在水中的传播。有一次，他来到海边写生。完成一幅画后，好奇的达·芬奇忽然产生了一个念头：水里面到底有没有什么声音于是，他取来一根管子，将管子的一端插到水里，管子的另一端放在耳朵旁。结果听到了“咕噜咕噜”的声音。经过仔细的辨认，他发现这是远方的船航行时螺旋桨击水放出的声响。达·芬奇的这根管子可以算是声纳最古老的祖先了。
3个多世纪后，瑞士物理学家柯拉顿和德国数学家斯特模，对声音在水中的传播进行了深入的探讨。在这以后，许多科学家也进行这方面的研究。经过反复实验，他们比较精确地测出声音在水中的传播速度为5500公里每小时，比在空气中的传播快4倍。此外，科学家们还发现，声音在水中传播，遇到海洋中的物体或海底时，声音会被反射回来，此时也被“吞掉”一些声波。不同频率的声波，在水中被吸收和反射的程度也不相同。超声波能量集中，可朝一个方向传播，反射回来的声波比较强烈。
这个时期，正值潜水艇在海里称王称霸的时期。人们对于潜水艇的神出鬼没正感到束手无策。自然而然地，科学家们想到：利用超声波在水中的传播特性，不就可以测出潜艇所在的方位、距离了吗
可是，要实现超声波在水中的发射和接收谈何容易!一时研制潜水艇“克星”的工作搁浅了！1880年，英国科学家彼埃尔、居里等成功地制造出换能器，实现了电、声信号的转换。这样，通过换能器，可将电波变成声波，并向海里发射；声波遇到物体后，又反射回来，换能器接收到声波，并把它变成电波，显示出来。根据超声波发出到接收所需的时间，就可以测出发射地点与物体之间的距离。
就这样，世界上第一代声纳诞生了。后来，科学家在第一代声纳的基础上，做了许多改进，发明了“主动式声纳”和“被动式声纳”两大类。
主动式声纳，主动发出声信号，去寻找水下目标，根据声波的反射情况做出判断；被动式声纳，收听水中目标发出的噪音，从而测出目标所在的方位、距离。然而，这两类声纳在使用过程中，也暴露出一些缺陷：主动式声纳发出的声波容易被水中的潜水艇发现；被动式声纳对于不发声的目标无能为力。
科学家们决心对声纳做进一步的改进。他们从海脉的身上得到了启迪。 本世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海脉双眼，丝毫不影响它的活动；可把海脉前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海脉是用前额发出声波来行动的。
经过进一步研究，科学家发现海脉有两架“声波发射机”：当它“观察”远距离目标时，它就发射低声，以实现远距离传播；当它“观察”近距离目标时，它就改发超声，以提高分辨率。它也有两架“声波接收机”。海脉的声纳竟是如此先进，如此完美!科学家“虚心”向海脉学习，以海脉的声纳为发明的奋斗目标。
不久，美国科学家发明了军用高级声纳。它是一种多波束回声探测仪，采用两套相同的水听器发射阵。它的性能要比先前的声纳出色得多。
科学家还从海琢声纳外的特制导流罩抗水流噪音的性能，得到启发，研制出“声纳导流罩”。有了它，军舰可不必像以前那样需要静止下来时才使用声纳，即使在高速前进，也可以便用声纳，而不受自身噪音的干扰。
海豚 ，领着科学家走上声纳发明的最高境界。

压电陶瓷执行器应用范围广、机电耦合性好、频率响应快，逐渐在微位移和微振动领域替代传统的电机控制和液压控制，在振动隔振和精密定位系统中起到隔振或驱动单元作用。随着高精密定位技术的迅速发展，控制系统精度提出了更高的要求。然而，压电陶瓷材料具有迟滞非线性特征是影响执行器精度的主要因素。迟滞效应是制约压电陶瓷执行器精度提升的瓶颈问题。
为了克服这一缺陷，扩大压电陶瓷的应用范围，提高定位精度，国内外大量成果报道了压电陶瓷执行器建模问题。产生压电陶瓷迟滞现象的原因是输入与输出呈非线性关系，系统呈宽频谱特征，对不同频率信号有不同尺度响应，时延尺度也不一样。其表现出来就是压电陶瓷迟滞不可预测，宽频谱特征，这就给研究带来了巨大挑战，尽管进行了大量研究，迟滞效应都没有得到有效解决。
理论上，理想陶瓷压电执行器电压与位移呈线性关系。然而，陶瓷压电执行器往往不处于理想状态：压电陶瓷材料不可避免具有多种成分，各成分分布也不理想；由于工艺等因素，器件无论宏观还是微观不可避免具有各种缺陷；压电陶瓷器件在工作中不可避免有各种阻尼力；压电陶瓷处于复杂的电磁场环境中。考虑上述因素，压电陶瓷器件模型将异常复杂，甚至不可能建立复杂模型。在实际工作中，广大学者都试图建立如下模型
显然，(a)式中m很难甚至无法确定，未知参数cj自然难以辨识。m取值越大，模型越能够准确，但随着m的增加，参数辨识难度显著加大。工作中往往都是选取合适的阶数建模，必然会舍去部分高阶项。但是高阶项往往反映了系统部分频率特征，所建模型不可能有效解决系统迟滞现象，影响执行器性能，而维纳加工、精密定位等领域对系统性能却提出了更高要求，这就陷入了两难境地。

机织技术复习提纲
织造篇
第十章卷取运动
1、区别消极式卷取机构和积极式卷取机构
消极式卷取机构每织入一纬就卷取相当于一根纬纱直径的织物长度。没有纬纱织入，就不卷取。棉织机一般不采用消极式卷取机构。
积极式卷取机构依靠主轴回转，强制卷取一定长度的织物，无论梭口中有无纬纱织入，它始终卷取一定长度的织物。如果纬纱的粗细不一，纬纱在织物中的间隙就不等。
积极式卷取机构有连续式卷取和间歇式卷取两大类。
2、织物卷绕加压装置 P294 图10-2
3纬密计算与变换齿轮的选用 P295-296 作业练习题
4、（剑杆织机的连续式卷取机构）摩擦离合器的作用过程
卷取辊表面包覆增磨材料，通过摩擦传动使织物不断引离织口。织布中，布卷直径不断增大，而卷辊转速不变，因此在两者的传动路线中均加入了摩擦离合器。当织物达到一定的张力时，卷布辊便不能卷取织物，此时摩擦离合器打滑，确保了卷布和卷取运动的协调。
纬密在192-11117根/10cm
5、（喷水织机的卷取机构）摩擦圈和摩擦带的滑移作用原理
卷布辊的直径增加，卷布张力增大，采用摩擦带和摩擦圈之间的滑移，使卷布速度下降。
（1） 直径的增加，随滑移的产生，卷布的速度下降，保证卷取的张力一致；
（2） 直径的增加，滑移作业增大，卷取作用力一致
纬密在50-600根/10cm
6、边撑的作用、分类
作用：①撑开织口处的布幅，防止织物的宽度收缩过大
②减少边经断头和边筘的不正常磨损
类型：①针刺式边撑 ②刺盘式边撑 ③全副边撑（降落伞布、高档薄型毛织物和高档丝织物）
形式：①刺辊式 ②刺环式
第十一章送经运动
7、送经机构应满足的要求：
（1）均匀送出满足织造所需长度的经纱
（2）给经纱符合工艺要求的上机张力，并保证从满轴到空轴的加工过程中保持张力均匀
（3）在主轴一回转中，送经运动应与卷取等运动协调配合
（4）经纱送出量应符合不同纬密织物生产的需要
8、送经机构的分类
作用原理：①积极式送经机构 ②消极式送经机构 ③调节式积极送经机构
回转方式：①间歇式 ②连续式
（两者的区别：间歇式送经机构的经纱送出量发生在织机主轴一回转的某一特定时刻；连续式送经机构的经纱送出量均匀地分布在主轴一回转的整个周期内）
9、云织的定义
云织是指布面纬密出现一段稀一段密的现象，织物纬密不符合工艺要求。
10、经纱张力感应装置检测的方式，安装阻尼器的原因
方式：位置检测和力检测
原因：在高经纱张力或中、厚织物织造时，开口、打纬等运动引起经纱张力快速、大幅度的波动。会导致后梁跳动，造成打纬力不足，织物达不到设计的密度，并影响经纱张力调节的准确性，因而在后梁系统中安装了阻尼器。在经纱张力快速变化的条件下，阻尼器N对后梁的摆动杆起握持作用，阻止后梁上下跳动，使后梁处于“固定”的位置上。
11、双轴送经
一高低式双轴送经
（1）范围:适用于两种经纱系统的复杂组织（经起花、毛巾组织、泡泡纱）
（2）分布：上轴供应花经或张力较小的经纱：机械式消极送经
下轴供应地经或张力较大的经纱：机械式积极送经
二并列式双轴送经
适用公称筘幅大于2300mm以上的宽幅织机
为是织造中两织轴上的经纱张力保持一致，常采用周转轮系差速器进行自动调节，以实现两轴的张力一致
差速器的作用原理：当两织轴上的经纱张力不等时，差动装置会使经纱张力较大的织轴转速增加，同时经纱张力较小的织轴转速降低，始终满足两并列织轴的转速之和等于涡轮的转速，从而实现经纱张力均匀的要求。
第十二章织机辅助装置
12、压电陶瓷片的作用原因
引纬时只要纬纱运行正常，纬纱张力对压电陶瓷片的压力就被转换成电信号，根据这个检测信号可对纬纱断头与否进行判断。
特定时刻作为纬纱检测信号的有效时间，即规定在织机主轴一定角度范围内，由织机主轴上的角度传感器发出时间信号，被称为同步信号。
13、双探纬
A在引纬末端，①有感应，②无感应---引纬正常
B在引纬末端，①有感应，②有感应---引纬中途断裂
C在引纬末端，①无感应，②无感应---没有引纬
引纬长度∈（L,L+S）
14、机械式断经自停工作原理
每根经纱上穿有一片经停片，当经纱断头时，经停片下落，被摇动齿杆探知，由筘框脚通过杠杆系统发生关车。
（电气式经纱检测于控制：光源、光敏接收器）
15、混纬
无梭织机在织制单色织物时，常常利用其选色功能强的优势，用两只相同纱线的筒子交替向梭口引入纬纱，以减少纬纱粗细不匀而造成的纬档织疵，提高产量。
第十三章织造参变数
16、参变数
（1）固定参变数：（设计及安装中确定，在运转中不能变动）幅宽、胸梁高度、筘座高度、打纬高度
（2）可调参变数：（对不同织物品种采用不同数据）经位置线、梭口高度、综平时间、上机张力、齿轮变换
17、经纱的上机张力
上机张力是指综平时的静态张力
织物的形成张力包括上机张力、打纬时的开口张力与打纬阻力而产生的张力三个部分之和。
18、上机张力与织造的关系
（1）对断头率的影响：随张力的增大，断头率下降，继续增大到某一数值时，断头率上升
（张力大小的损益点，就是机上的最佳张力值）
（2） 小而不匀上机张力，形成开口不清，使“三跳”增加
（3） 上机张力小，打纬后纬纱回退多，影响织物的紧度
19、根据纱线质量及织造工艺确定张力的原则
（1）经纱密度较大，或经纱毛羽多时，要适当加大上机张力，以利于开清梭口。
（2）纬密较大，或经纱交错次数较多的织物，应适当加大上机张力，以利于打紧纬纱。
（3）细特纱，上机张力要小些，粗特纱，上机张力要大些。
（4）在上层、下层经纱张力差异大的情况下，上机张力要大些，以防止上层经纱松弛，开口不清。
（5）经纱质量不好或上浆质量不好时，上机张力应小些。
（6）准备工序的经纱张力比较均匀，上机张力可小些，以保护经纱条干。经纱张力不均匀时，应适当加大上机张力，以求开口清晰，使布面匀整。
20、织机类型确定张力
有梭织机：“大梭口，小张力”
无梭织机：“小梭口，大张力”
21、一般单纱织造张力不超过单纱断裂强度的30%为宜。
22、涤棉混纺织物
纬向缩率比棉织物大，因此，经纱上机张力宜比纯棉织物略小，但不能过小。因为涤棉混纺纱在开口时粘连现象严重，上机张力较小会产生三跳及断经疵点。
23、经位置线
经位置线是指纱线在织机上综平时的实际位置线。
后梁位置的高低是经位置线的主要参数。
改变后梁高低，实质上是改变开口时梭口上、下层经纱张力的差异。
24、经纱张力与织物外观
后梁在较低位置时，上、下层经纱张力差异小，经纱不宜做横向移动，所以布面出现方眼，不丰满。但后梁太高时，上、下层经纱张力差异过大，经纱张力不匀，布面丰满程度较差。
织造高密度府绸织物时，如果后梁太高，则后综在上和后综在下时的两次梭口张力差异太大，布面出现纬向条影而呈稀密不匀的粗糙现象，失去府绸的风格。后梁愈高，这种现象愈容易出现。同时，两次梭口打纬时因边纱张力变化而形成布边不齐。
(织造中特纱平纹织物时，如后梁高于胸梁0-5mm以内时，织物经纬向强力最大)
25、开口时间
在开口过程中，上下交替运动的综框相互平齐的瞬间称为开口时间（又称综平度或综平时间）。
角度法：综平时，主轴曲柄离前死心的位置角（适用于无梭织机）
距离法：综平时，钢筘到胸梁后侧的距离（适用于有梭织机）
26、开口时间与织机效率的关系
开口时间的迟、早，直接影响经纱断头率和织机效率。
开口时间迟、早均会增加断头，易形成“三跳”
27、开口时间与织物外观的关系
一开口时间早：
① 打纬区小，经纱张力大，织物紧密度增大
② 钢筘对经纱的摩擦距离较大，纱身起毛茸，织物较丰满
③ 上、下层经纱张力差异较大
二开口时间迟
① 织物表面稀疏，紧密度偏小，上、下层经纱差异小，易产生筘痕
② 对斜纹织物迟开口易引起布幅变宽
第十四章织造操作技术与质量控制
28、下机一等缩率
下机一等缩率是反映从纱到织物各工序质量情况的指标。
一档水平，纯棉60%，化纤35%；二档水平，纯棉45%，化纤25%；三档水平，纯棉35%，化纤15%
第十五章下机织物的整理
29、整理工艺流程
以棉织物来说。
验布--- 拆布--- 分等--- 修布--- 复验--- 拆布--- 打包入库
有特殊要求的织物，还要在验布之后经过烘布和刷布
30、入库一等品率
整理工序经过修、织、洗后入库的一等品产量占入库总产量的百分数。
31、名词解释
百脚：在斜纹织物上，当纬纱在布边处断头，梭子将梭尾带入织物中继续引纬，而纬纱又不起关车作用，在布面上形成缺纬的疵点。
云织：布面纬纱一段稀一段密的疵点，稀纬、密路疵点统称为稀密路。

本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压和电压之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金属（如铁）组成。压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。

S1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S1是固定的，而S2可以左右移动。

由波动理论得知，声波的传播速度v与声波频率 和波长 之间的关系为 。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法和相位比较法进行测量。时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。

声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×104Hz的声波）传播速度的测量在超声波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。例如，测量氯气（气体）、蔗糖（溶液）的浓度、氯丁橡胶乳液的密度以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。同时，通过液体中声速的测量，了解水下声纳技术应用的基本概念。

超声波压电陶瓷粉料： 压电陶瓷主要由锆钛酸铅(PZT)所组成, 在氧化锆(ZrO2)、氧化铅 (PbO)及氧化钛(TiO2)等的粉末原料中，按一定比例适当添加微量的添加物后，由多道加工程序完成陶瓷粉料制作，再利用油压机使之压缩成各种规格形状，成型后在1350 ℃ 左右温度下进行烧结，所得的成品，再以电镀的方法或者不锈钢贴片法完成电极极化工作后，就是压电陶瓷晶片成品。
超声波雾化原理： 利用压电陶瓷所固有超声波振荡特点，通过一定的振荡电路手段与压电陶瓷固有振荡频率产生共振，就能直接将与压电陶瓷接触的液体雾化成1--3μm的微小颗粒。其原理是，电路超声波振荡，传输到压电陶瓷振子表面，压电陶瓷振子会产生轴向机械共振变化，这种机械共振变化再传输到与其接触的液体，使液体表面产生隆起，并在隆起的周围发生空化作用，由这种空化作用产生的冲击波将以振子的振动频率不断反复，使液体表面产生有限振幅的表面张力波。这种张力波的波头飞散，使液体雾化，同时产生大量的负离子。
雾化单元与雾化量： 由于其单独成型的压电陶瓷振荡频率是固有的，因此，只能产生一个震荡冲击波。如果需要增加雾化量，只可采用多组并联同时工作的方法来实现。以现有技术考虑压电陶瓷寿命，每一单元振子功率为025W，雾化量为03L。由于液体溶液表面张力不同，各种液体的雾化量也不完全相同，相对液体表面张力越大，雾化量越小，反之则越大。液体内所含杂质不同，对设备的使用寿命、雾化效果、保养周期都有一定的影响，以水为例，当水中钙、镁、矽酸含量高时，各种加湿方法在一定程度上都会受到影响，影响加湿效率，甚至会造成设备损坏，再超声波加湿中，水中钙、镁、矽酸含量高时，会造成雾化器本身结垢、加湿环境受到污染等等负面影响。