负电容压电分流阻尼系统的能量耗散特性
负电容分支电路压电分流阻尼特性研究
ｆ ｒ ｎ ｈ ｎ ｅ ｏ ｆ ｕ ａｉｎ ａ ｎ ｙ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ． Ｉ ｗ ｓ ｆｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｂ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｓ ｕ ｔ ｄ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔ ｓ ｗ ｓ ａ ａ ｚ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ａ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｒ ｓ ｆ ｍ ａ ｅｔ ｉ ｏ ｌ ｉ ｏ ｅ
ｄ ｍｐｉｇ ｐ ｒｏ ａ ｅ ａ ｏ ａ ｄ ｍｉ ｄ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ。ｗｈｉ ｐ ｒ ｌｅ ｏ ｍ ｓ ｅｔ ｒ ａ ｉ ｈ ｒｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｎ ｅ ｆｒ ｎｃ ｔｌｗ ｎ ｄ ｌ ｑ ｅ ｃ ｍ ｒ ｌ ａ ａｌｌ ｆｒ ｗａ ｂ ｔｅ ｔｈ ｇ ｆ ｑ ｅ ｃ ． ｅ
ｂ ｎｄ Ｏｐ ｉ ｌ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｆｅ ｅ ｔｆｒ ｓ ｏ ｈ ｉｃ ｉ ｒ ｂ ａｎｅ ａ ． ｔｍａ ｐａ ａ ｔｒ ｆｄｉ ｒ ｎ ｍ ｆｔ ｅ ｃｒ ｕｔ ｗｅ ｅ ｏ ｔｉ ｄ． ｆ ｏ ｓ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｗ ｖ ｙ ｒ ｓ ｖｂ ａｉ ｎ ａ ｅ；ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒ ｏ ｉｚ ｅｅ ｔ ｃ；ｄ ｍｐ ｎ ；ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔｎ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｉ ａ ｉ ｇ ｅ ａｉ ａ ａ ｉ ｃ ；ｏ ｔ ｖ ａ ｍｉａｉ ｏ
２０ ０ ８年 １ ０月
噪
声
与
振
动
控
制
第 ５期
文 章 编 号 ： ０ １５ （ ０ ８ ０ ０４ ０ １ ６— ３ ５ ２ ０ ）５— ０ ８— ４ ０
负 电容 分支 电路 压 电分 流 阻尼 特性 研 究
张 文群 ，张 萌 ， 新 跃 吴
（ 军工程 大 学 船舶 与动 力 学 院， 海 武汉 ４０ ３ ） ３０ ３
压电分流阻尼系统的抑振效能的研究
压 电 与 声 光 ＰＩＥＺ０ＥＬＥＣＴＲ１ＣＳ ８Ｌ ＡＣ０ＵＳＴ０ＯＰＴＩＣＳ
文章 编 号 ：１００４—２４７４（２０１０）０—００９７—０４
Ｖｏ１．３２ Ｎ ｏ．１ Ｆｅｂ． ２Ｏ１０
压 电分流 阻尼 系统 的抑振效 能 的研 究
杨 智 春 ，武 丹 ，孙 浩
近年来 ．对 利用压 电材料 正压 电效应口 的压 电 分流阻尼抑 振技术 的研究逐渐 兴起 。与主动控制 技 术相 比，这种 被动 振动 控制 技 术方 法 简单 ，易 实 现 ， 且不会 出现溢 出和控制 失 稳 的优点 ，特别 是不 像 主 动控制技术需 大量 附加 的 电子设 备 。国内外一些 学 者 相继开展 了压 电分 流阻 尼抑 振技 术 方 面 的研 究 。 Ｎ．Ｗ．Ｈａｇｏｏｄ和 Ａ．Ｖｏｎ．ＦｌｏｔｏｗＬ２ 研究 了电 路 中 各元件 的优 化计算 方 法及 其优 化 值 ，他们 关 于压 电 分流阻尼 系统应用 于结 构被 动振 动控制 的研究 为 以 后 的研究提供 了可靠 的理 论分 析 和实 验 验证 基 础 。 Ｗｕ Ｓｈｕｙａｕ＿３ 对 Ｒ－Ｌ 并 联 压 电分 流 电路 中 电阻 和 电感 元 件 的 优 化 值 进 行 了 分 析 研 究 。Ｊｏｓｅｐｈ Ｊ Ｈｏｌｌｋａｍｐｒ４］主要 从 压 电元 件 能量 转 化效 率 的角 度
效 果 ，计 算 出 压 电 分 流阻 尼 系 统抑 振 效 能 与 压 电元 件 单 位 面 积间 的关 系 。结 果 表 明 ，随 着 压 电元 件 面 积 的 增大 ，压 电分 流 阻尼 系统 的 振 动抑 制 效 果 增加 ，而能 量 转 化 效 率 降 低 。 因此 ，在 实 际 应 用 中 要 权 衡 考 虑 系 统 能 量 转 化 效 率
高中物理之外力下的振动知识点
高中物理之外力下的振动知识点做简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用。
如果振动系统不收外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。
自由振动系统不受外力，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动，称为自由振动，也叫无阻尼振动。
特点：振幅不变，无能量损失振动图像如下：阻尼振动1.阻尼振动：系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消失，振动能量逐步转变为其他能量。
由于振动系统受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系统的机械能随着时间而减少，同时振幅也逐渐减小，把振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。
特点：振幅减小，能量减小，周期不变，频率不变振动图象如下：受迫振动1.驱动力：如果用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续等幅地振动下去，这种周期性外力叫做驱动力。
2.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动3.受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振动稳定后的周期周期和频率等于驱动力的周期和频率，与物体的固有周期和频率没有关系共振1.定义：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
2.共振的条件：驱动力的频率等于振动物体的固有频率，即f驱=f固3.共振曲线：受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线，叫做共振曲线由图可知，f驱与f固越接近，振幅A越大；当f驱＝f固时，振幅A最大。
共振的应用与防止需要利用共振时应该使驱动力的频率接近振动系统的固有频率；需要防止共振时应该使驱动力的频率远离振动系统的固有频率（1）利用共振的有：共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、荡秋千等（2）防止共振的有：机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢等习题演练一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图1所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。
匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。
把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。
负电容分流
负电容分流负电容分流在电学领域中，电容是一种非常重要的电子元件。
它可以储存电荷，并且在电路中起到分流的作用。
而在电容的领域中，有一种特殊的电容叫做负电容，它有着独特的性质。
本文将探讨负电容分流的原理及应用。
负电容的定义：对于一个电容器，如果它的电压和电荷量成反比，那么这个电容器就是负电容。
正常情况下，电容器所储存的电荷量和电压呈正比关系，即电容量C = Q/V。
而负电容则恰好相反，电容量C是电荷量Q和电压V的比值的相反数，即C = -Q/V。
这意味着，当电荷量增加时，负电容的电压会下降。
负电容分流的原理：负电容分流原理即通过负电容来分流电路中的电流。
负电容的特殊性质使其能够使电流遵循分流规则，按电路中的比例流过不同的电容。
当一个电路中存在多个负电容时，它们之间的电流分配遵循电容的比例关系，即电流在不同的负电容中按照他们的容量比例分流。
这为电路的设计和优化提供了更多的可能性。
负电容分流的应用：1.通信设备中的信号分流：在通信设备中，信号传输的速度和质量是至关重要的。
负电容分流技术能够有效地将信号分流至不同的电容中，使得信号传输更加稳定和高效。
2.电源管理：电池作为移动设备不可或缺的能量来源，其电流管理是保证设备稳定工作的关键。
通过使用负电容分流技术，可以使电池的电流按照实际需求流向不同的电容，避免能量浪费和不稳定。
3.音频信号处理：音频信号的处理涉及到音频设备的性能和音质。
负电容分流技术可以实现对音频信号的精确调节和分流处理，从而提高音频设备的性能和音质。
4.微电子学领域：在微电子学领域中，负电容分流技术被广泛应用于集成电路的设计和优化。
通过合理地配置负电容，可以实现电路的分流和电荷管理，提高电路的效能和稳定性。
总结：负电容分流技术在电学领域中具有重要的作用。
通过利用负电容的特殊性质，我们可以实现电路中电荷和电流的分流。
负电容分流技术在通信设备、电源管理、音频信号处理和微电子学等领域都有广泛的应用。
智能结构的负电容压电被动控制_沈星
受夹介电常 数；上 标 Ｅ 表 示 压 电 元 件 的 电 学 边 界
条 件 为 电 学 短 路 ；上 标 Ｓ 表 示 压 电 元 件 的 机 械 边 界
条件为机械夹持。
根据电学原理有
烄Ｅ
＝－
Ｖ Ｌ
Ｓ
＝
ｕ Ｌ
烅 Ｉ
＝
ＡｄｄＤｔ
（３）
烆Ｃ０Ｓ ＝ε３ＳＬ３Ａ
式中：Ｖ 为压电 元 件 两 端 电 压；Ｌ 为 压 电 元 件 的 厚
１ 压电结构的机电模型
假 设 贴 有 压 电 片 的 受 控 结 构 是 弹 性 的 ，只 有 单
自由度，作单模态 振 动，则 该 结 构 在 传 递 函 数 分 析
上 可 以 看 作 如 图 １ 所 示 的 质 量 块 弹 簧 阻 尼 系 统 ，压
电元件在整个系统中充当阻尼元件的一部分。
根 据 机 械 动 力 学 原 理 ，可 以 列 出 该 结 构 的 动 力
ｅｆｆｅｃｔ
压电被动控制就是利用压电材料的正压电效 应，将机械振动的 机 械 能 转 化 为 电 能，通 过 压 电 器 件 两 端 并 联 一 个 分 流 电 路 来 实 现 电 能 的 消 耗 ，从 而 对机械振动系统提供抑制振动的阻尼的作用。传 统 的 分 流 电 路 为 纯 电 阻 或 电 阻 电 感 电 路 ，但 是 对 于
方程为
Ｍ
ｄ２ｕ ｄｔ２
＋Ｃｄｄｔｕ
＋
ＫＥｕ
＝
Ｆ
＋ＦＰ
（１）
式中：Ｍ 为结构的等 效 模 态 质 量；Ｃ 为 结 构 的 机 械
损失因子；ＫＥ 为没 有 粘 贴 压 电 元 件 时 结 构 的 等 效
图 １ 受 控 结 构 的 机 电 模 型
负电阻电磁分支电路阻尼隔振系统试验技术研究
Ｄ０Ｉ ： １ Ｏ ． １ ６ ３ ８ ５ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ — ４ ５ ２ ３ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． Ｏ １ ５
隔振 器有 效地 抑制 了梁 结构 的振 动 ［ ９ ］ 。为 了控 制
引 言
ｇ
多模 态振 动 ， 文献 ［ １ ｏ ｌ 提 出 了一 种负 电阻 负 电感 电 磁分 支 电路 阻尼 ， 并 开 展 了板结 构 的多模 态 振 动 控 制特 性研 究 。 本文 设计 出 了一种 圆筒式 负 电阻 电磁 分支 电路 阻尼 隔振 器 ， 并 以板 结构 为研究 对象 ， 着重设 计相 应
献［ ８ ］ 设计 了一 种负 电阻 电磁分 支 电路 阻尼隔振 器 ，
并 开展 了梁结 构 的隔 振 特性 研 究 ， 结 果 表 明所 提 出
小线 圈的 内阻抗 ， 从 而相应 地增 大控 制 电流 ， 提高 了
电磁 阻尼控 制力 。图 ２所示 为 负 电阻分支 电路与 电
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ５ — １ ８ ； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ６ — ０ ９ — ２ ２
线 圈两 端会 产 生感 应 电动 势 。 由楞 次定 理 可 知 ， 当
线 圈闭合 时 ， 线 圈会 产 生 与永 磁 体 和 线 圈相 对 运 动
方 向相反 的安培 力 ， 该 力 是 一个 与相 对 速度 相 关 的
本课 题组 开展 了 电磁 分支 电路 阻尼 振动控 制技
术 的相关研 究 ， 并 取 得 了一 些 研 究 成果 。为 了控 制
Ｖ
工
关 键 词 ：隔 振 ； 分支电路 ； 负电阻； 电 磁
中 图分 类 号 ：Ｏ ３ ２ ８ ； ０３ ２ ７ 文献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ４ — ４ ５ ２ ３ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ — １ ０ ５ ７ — ０ ５
压电分流阻尼技术
压电分流阻尼技术压电分流阻尼技术是一种新型的结构减振技术，它利用压电材料的特殊性质，将结构的振动能量转化为电能进行消耗，从而达到减振的目的。
该技术具有结构简单、能耗低、响应速度快等优点，已经在建筑、桥梁、飞机等领域得到了广泛应用。
压电分流阻尼技术的原理是将压电材料与结构相连接，当结构发生振动时，压电材料会产生电荷，从而消耗振动能量。
为了提高减振效果，通常会采用多个压电材料进行分流，将振动能量分散到不同的压电材料中进行消耗。
此外，还可以通过改变压电材料的电场强度来调节减振效果。
压电分流阻尼技术的应用范围非常广泛。
在建筑领域，可以利用该技术减少地震、风载等自然灾害对建筑物的影响。
在桥梁领域，可以利用该技术减少车辆行驶时对桥梁的振动影响，提高桥梁的安全性能。
在飞机领域，可以利用该技术减少飞机在飞行过程中的振动，提高飞行的舒适性和安全性。
压电分流阻尼技术相比传统的结构减振技术具有很多优点。
首先，该技术结构简单，不需要复杂的控制系统和传感器，降低了成本和维护难度。
其次，该技术能耗低，可以通过改变电场强度来调节减振效果，从而实现能耗的最小化。
此外，该技术响应速度快，可以在短时间内对结构的振动进行有效的控制。
当然，压电分流阻尼技术也存在一些局限性。
首先，该技术需要使用压电材料，而压电材料的价格较高，限制了该技术的应用范围。
其次，该技术的减振效果受到环境温度、湿度等因素的影响，需要进行定期维护和检测。
总的来说，压电分流阻尼技术是一种非常有前途的结构减振技术，具有广泛的应用前景。
随着压电材料技术的不断发展和成本的降低，该技术将会得到更广泛的应用。
2013年度安徽省自然科学基金拟立项项目名单
面上项目
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 申请人 王良龙 崔文泉 吴永锋 戴振翔 罗习刚 黄海波 赵根海 梁峰 殷明 李新化 刘宁 刘乃乐 张开银 黄武英 从怀萍 杨培培 柴卓 阮班锋 黄守国 许新胜 姚运金 张平究 毕建洪 李胜利 所在单位 安徽大学 中国科学技术大学 铜陵学院 安徽大学 中国科学技术大学 中国科学技术大学 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽师范大学 合肥工业大学 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽科技学院 中国科学技术大学 阜阳师范学院 安徽师范大学 中国科学技术大学 淮北师范大学 安徽师范大学 合肥工业大学 安徽大学 安徽师范大学 合肥工业大学 安徽师范大学 合肥师范学院 安徽大学 项目名称 随机半线性偏泛函微分方程单调半流理论及在生物数学模型中的应 用 基于再生核Hilbert空间理论的多元生存数据回归分析 若干新相依序列极限定理问题的研究 基于相同基底材料的新型磁隧道结的计算模拟研究 在层状化合物中新超导体的探索和物性研究 流固耦合问题的LBM研究 基于离子注入的丝氨酸羟甲基转移酶体外进化及手性催化研究 几类平面非光滑微分系统的极限环分支 基于四元数小波的彩色图像压缩感知研究 砷化镓纳米线中深能级缺陷及其对纳米光伏器件性能的影响研究 带宽可调的电荷有序体系磁电性质研究 量子关联的刻画和应用 激光触发耳蜗螺旋神经节产生听觉的研究 稀有气体与线性分子组成的van der Waals体系振转光谱及低温下碰 撞动力学的理论研究 新型石墨烯/染料复合材料的合成及光电性质研究 稀土单分子磁体的设计与性质表征 基于不对称亲电反应的毒扁豆碱类生物碱的合成研究 靶向微管蛋白的白藜芦醇CA-4类似物的设计、合成及抗肿瘤活性评 价 新型铋基燃料电池阴极材料制备和性能研究 环境相关醌分子对氨基酸的光敏损伤反应研究 磁性MFe2O4(M=Mn，Fe，Co）/石墨烯复合催化剂的可控制备及协同 催化降解有机污染物研究 生物质炭添加对巢湖湿地土壤截留外源磷素功能的影响机理研究 氮杂冠醚配合物微米、纳米材料的制备和选择性催化性能研究 光功能有机/金属纳米复合材料的合成、组装及其非线性响应机制研 究
负电容电路
负电容电路引言负电容电路是一种特殊的电路，与正常的电容电路不同。
它具有一些独特的特性和应用。
本文将详细介绍负电容电路的原理、特点和应用领域。
负电容电路的原理负电容电路是利用非线性电感元件与电容元件的结合，通过相互作用产生负效应。
在负电容电路中，电感元件与电容元件的相位差为180度，导致电容电流的相位滞后于电压。
负电容电路的特点1.频率依赖性：负电容电路的特性与频率密切相关。
在不同频率下，负电容电路表现出不同的阻抗特性。
2.负阻抗性：负电容电路具有负阻抗，这意味着它可以表现出与传统电路完全不同的行为。
3.非线性性：负电容电路的特性与电压和电流之间的关系呈非线性特性。
负电容电路的应用1. 信号处理负电容电路可以在信号处理中起到关键作用。
它可以用于滤波、幅频调制等应用。
例如，在音频设备中，负电容电路可以用来处理特定频率范围的信号，使其更加纯净和清晰。
2. 静电缓冲负电容电路可以用于静电缓冲。
在静电场中，负电容电路可以吸收或释放电荷，从而平衡电荷分布。
这对于电子设备的保护和电路的稳定性非常重要。
3. 射频电路在射频电路中，负电容电路的频率依赖性十分重要。
它可以用于带通滤波器、陷波器等射频电路中，帮助选择或排除特定频率的信号。
4. 模拟计算负电容电路在模拟计算中也有广泛的应用。
它可以用于电压控制振荡器（VCO）、混频器等电路中，以实现电路的模拟计算功能。
负电容电路的设计和分析设计和分析负电容电路需要考虑电路中的元件参数、频率和电压等因素。
以下是负电容电路设计和分析的一般步骤：1.确定电路的频率范围和电压要求。
2.选择合适的电感元件和电容元件，满足电路要求。
3.使用电路分析工具，如示波器和频谱仪，对电路进行分析和测试。
4.根据分析结果进行调整和优化，以获得期望的电路性能。
负电容电路的应用案例1. 混频器混频器是一种常见的负电容电路应用。
它通常用于无线通信系统中，将不同频率的信号混合在一起以产生新的频率。
2. 电压控制振荡器电压控制振荡器是一种使用负电容电路实现的电路。
自供电同步开关电感阻尼电路功率特性分析
通 常 ， 电振 子 可 以等效 成 一个 电 流源 ， 和夹 压 Ｐ 持 电容 并联 的形 式 ，Ｓ Ｉ 效 电路 图如 图 ３所示 。 ＳＤ 等 图 中虚线框 内部分 可 以等效 为 内阻抗 。 因此 ， 不 接负 载 Ｒ 的开 路状 态下 ， 可得 输 出电压表 达式 为
， ＋
ｄ ．ｎ。 ｕｃ
２１ 。ｎ ） （＋（ Ｃ ）
式 中 ： 为 悬 臂 梁 尖端 相 对 于激 振 台 的振 幅 ；
３ ８
电
源
学
报
总第 ４ ３期
为 激 振 角 频 率 ； 负 载 电 阻值 ；。 夹 持 电容 Ｒ为 Ｃ为
式 中 ： 电振子 的 峰值 电流 压
峰 值时 开关 闭合 ． 电感 和夹 持 电容形 成 高频 振 荡 回
路， 实现 电压 的瞬 间 极 性 变换 ， 得 电压 变 大并 且 使
相 位 与 电流一 致 ．从 而 起 到提 高能 量输 出的效 果 ，
如 图 ２所 示 。
Ｐ （ Ｒ ＝ 等） １ 丽
其 中 ， 尺 为负载 电阻 。
马桂 帅 ． ： 等 自供 电 同 步 开 关 电 感 阻 尼 电 路功 率 特 性 分 析
３ ９
启 电压 时 ， 和 导通 ， 使得 Ｔ ， ， 成 的开关 单 Ｔ饱 并 Ｄ 构
元 导 通 ．实 现 了 在 电 压 峰值 时 开关 闭合 导 通 的 过
程 。类似 地 ， 在振子 反 向丁作 状态 下 ， ， Ｃ 组 成 Ｄ ，
开运 算 ， 得到其 一 阶分量 为
个 同步 开关 电感单 元 ， 图 １ 如 所示 。
＝（ ＋ ）ａ ｓ） “ 警 ｉｔ ０ ｎ ｒ
０
阻尼振动中的能量转化与耗散
阻尼振动中的能量转化与耗散在物理学中，振动是一种重要的现象，它存在于各种自然和人造系统中。
而阻尼振动则是振动现象中常见的一种形式。
在进行深入研究时，我们会发现，阻尼振动中的能量转化和耗散是非常重要的概念。
一、阻尼振动的基本特征阻尼振动是指在振动过程中，受到某种外界阻力作用后，振动的幅度和频率逐渐减小的一种振动现象。
阻尼的出现主要是由于摩擦、空气阻力、介质粘滞等因素引起的。
阻尼振动的基本特征是随着时间的推移，能量逐渐迅速转化为其他形式而减弱。
二、能量转化过程1. 能量储存在阻尼振动的初期，能量以某种形式储存在振动系统中。
例如，当一个弹簧质点振动时，能量主要以势能和动能的形式储存于弹簧和质点之间。
这是振动系统的初始状态。
2. 能量转化随着时间的推移，阻尼力不断对振动系统施加阻力，使系统逐渐减小振幅。
在这个过程中，能量将逐渐转化为热能或其他形式。
这是振动能量转化的过程。
3. 能量耗散能量转化为其他形式的过程称为能量耗散。
例如，在阻尼振动中，能量会转化为热能，通过摩擦或其他方式散失到周围环境中。
与此同时，振动的幅度也会逐渐减小。
三、影响能量转化与耗散的因素能量转化和耗散的过程受到多种因素的影响。
以下是其中几个重要的因素：1. 阻尼力的大小阻尼力的大小直接影响了能量转化与耗散的速率。
阻尼力越大，能量转化为其他形式的速度越快，振幅衰减得越迅速。
2. 质量和刚度质量和刚度也会对能量转化与耗散产生影响。
质量越大、刚度越大的振动系统，在同样的阻尼力作用下，能量转化和耗散的速度会相对减慢。
3. 激励频率振动系统的激励频率也会影响能量转化与耗散。
当激励频率接近系统的固有频率时，能量转化和耗散的速度会加快。
四、能量转化与耗散的应用阻尼振动的能量转化与耗散在实际应用中具有广泛的意义。
1. 减震降噪利用能量转化和耗散的原理，可以设计各种减震和降噪的装置和结构。
例如，在建筑结构中添加阻尼器，可以将地震或其他振动的能量转化为热能，从而减小结构的振幅，提高抗震能力。
负电容效应
负电容效应负电容效应（negative capacitance effect）是指某些材料在一定间隔电压下呈现出的负电容特性的现象。
简单来说，它的表现就是在外加电压下，电容的电荷会“反向”积累，导致电容所储存的能量增加而不是减小。
这就像把盛水的容器翻转过来，水却能够从底部倒出来一样，因而也被称为“反电容效应”。
这种现象虽然听起来有些让人哭笑不得，但事实上，它在电子领域却有着巨大的应用潜力。
因为在高速电路中，电容的负载加快了系统的响应速度，能有助于提高系统的性能。
而更好的电容性能通常也意味着更低的电能消耗。
负电容现象最早正式提出是在20世纪90年代初，由加拿大政府地球物理学家Lev Landau所发现的。
他的研究表明，某些材料的电子会在特定的电场条件下，呈现出类似于响应电场的“反向”效应，产生负电容的特性。
他的工作为研究人员探索电容分类和电路设计提供了非常重要的切入点，也为发展高速、高效的微电子技术铺平了道路。
近年来，研究人员通过先进的实验技术和理论分析，发现负电容效应的应用潜力非常广泛。
例如，将负电容引入当前的传统电容设计中，可以使得电路的响应时间大大缩短，在继电器、电子键盘、电容触摸屏等应用场合中均有广泛地应用。
此外，将负电容作为传感器和电测量器件的基础也不乏实例。
但是，负电容的发现和应用也带来了许多挑战。
例如，负电容极其复杂，需要通过精确的物理建模和仿真技术才能真正理解它的行为和机制。
此外，由于负电容的瞬间工作过程具有高速，高频率和低噪声等特性，因此需要专门的电路设计和纳米尺度下的加工技术，才能将负电容技术真正应用到高速微型电子器件中。
总之，虽然负电容的实际应用仍相对有限，但这个领域的潜力是巨大的。
未来，随着新材料和新技术的涌现，负电容效应有望成为高速微电子和信息技术的重要驱动因素之一。
负电容压电阻尼振动系统控制器参数研究
关键词 ：负电容 ； 电耦合系数 ； 机 振动控制
中 图 分 类 号 ：Ｔ ５ ５ Ｐ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ －７ ７ ２ １ ） ９０ ４ －３ ００ ９８ （ ０ １ ０ －０ ４０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ０ ｈｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ０ ｈｅ ｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒ ｃ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｏ ｔ ｏｌ ａ ａ ｅ ｔ ｒ ｆ ｔ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｉ
４ ４
传感 器与微 系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｅｈｏｏｉ ） ａ ｒ ｅ ｅ
２１ ０ １年 第 ３ ０卷 第 ９期
负 电容 压 电 阻尼振 动 系统控 制器 参 数 研 究
马 小陆 王 涛 ， ，王 兵
（． １ 安徽工业大学 电气信息ห้องสมุดไป่ตู้院 ， 安徽 马鞍 山 ２３ ０ ： ４ ０ ２
２ 中 国 人 民 银 行 马 鞍 山市 中心 支 行 ， 徽 马鞍 山 ２３ １ ） ． 安 ４ ０ １
摘
要 ：实验 中发 现负电容 电路参数 对负电容压电阻尼振动 系统 的振 动幅值 的衰减影 响很 大 ， 导了负 推
电容 压电阻尼振 动系统 的振 动幅值 随负电容电路参 数的变化关系 ， 并进行 了仿真 和实验研究 ， 理论仿真和 实验结果表明 ： 电容值越接近于压 电片 的固有 电容 ， 负 压电阻尼控制系统的衰减性能越好 ， 串联 电阻越 小 ，
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｎｏｍａｉｎａ ｄＥｅｔｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ａｎ ｕ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ ｎａ ａ ｓ ａ ４ ０２， ｈｎ ； １ Ｓｈ ｏ ｆｒ ｔ ｎ ｌ ｒ ｎ ｉ ｅｉ ， ｈ ｉ ｉ ｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ’ ｎｈ ｎ２３ ０ Ｃ ｉａ ｏＩ ｏ ｃ ｃ ｎ ｎ Ｕ ｅ ｔ Ｔ ２ Ｃ ｎｅ ｒ ｎｈｏ ’ｎｈ ｎ Ｔ ｅＰ ｏ ｌ’ ａ ｋｏ ｈｎ ， ’ｎ ｈ ｎ２ ３ １ ， ｈｎ ） ． ｅｔｒＢ ａ ｃ ｆ ｎａ ａ ｓａ ， ｈ ｅ ｐｅ ＳＢ ｎ ｆ ｉａ Ｍａ ａ ｓ ａ ４ ０ １ Ｃ ｉａ Ｃ
智能结构的负电容压电被动控制
度 ， 降 低 高频段 的 密 勒 效 应 。
关键词 ： 测 试 计 量技 术 ； 负 电容 ； 压 电被 动控 制 ； 密勒 效 应 中 图分 类号 ： ＴＨｌ １ ３ ． １ ； Ｔ Ｂ ５ ３ ５ ； Ｔ Ｍ １ ３ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ６ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ７ ３ ９ — ０ ７
ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｆ ｉ ｎ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ａ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ｈ ｏ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
第４ ５卷 第 ６期
２ ０ １ ３年 １ ２月
南 京 航 空
航
天
大
学
学
报
Ｖｏ １ ． ４５ Ｎｏ ．６
压电 损耗因子-概述说明以及解释
压电损耗因子-概述说明以及解释1.引言引言部分是文章的开篇，用来简要介绍研究的主题和重要性。
在"1.1 概述"部分，我们可以介绍压电材料的基本概念和压电效应的重要性。
概述：压电材料是一类具有特殊物理性质的材料，它们能够在受到外力作用时产生电荷分布的改变，即呈现出压电效应。
这种压电效应使得压电材料在诸多领域具有广泛的应用，包括声音传感器、振荡器、压力传感器、电子滤波器以及精密仪器等等。
压电效应所基于的物理机制是材料中的极化现象。
当一个压电材料静电极化时，其内部的正负电荷中心不再对称，产生了一个内部电场，这种内部电场可以通过负载外部电路而形成输出信号。
压电效应的大小和方向可以由外界施加的压力或应力确定，这使得压电材料具有了电信号处理和能量转换的能力。
对于压电材料的研究和应用，需要对其性能进行深入的了解。
损耗因子作为评估压电材料性能的重要指标之一，描述了材料在能量转换和传输过程中的损耗情况。
它主要反映了压电材料的内部结构、晶体质量和能量损耗机制等因素对压电效应的影响。
因此，深入研究压电材料的损耗因子对于提高材料性能、优化设计和开发新的应用具有重要的意义。
下一节我们将详细讨论压电效应和损耗因子的相关知识，以便更好地理解和应用这些概念。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行叙述：首先，介绍文章的整体结构，明确文章的章节和段落分布。
可以简要描述文章的目录结构，明确各个章节的主题和内容。
其次，说明各个章节之间的逻辑关系。
可以强调每个章节的内容与整篇文章的主题和目的的关联性，以及各个章节之间的衔接和递进关系。
这样可以使读者更好地理解和把握整篇文章的思路和结构。
接着，解释各个章节的具体内容。
可以简要概括每个章节所涉及的主要内容和研究方向，以便读者在阅读文章时能够预期和理解每个章节的主题和内容。
最后，强调整个文章结构的合理性和完整性。
可以通过描述各个章节之间的关系、互补性以及对整个研究领域的贡献，展示文章结构的合理性，以及对读者解决问题或获取信息的实用性。
振动系统的耗散性能分析
振动系统的耗散性能分析振动系统的耗散性能分析是研究振动系统中能量损失情况的重要方法，在工程学和物理学领域有着广泛的应用。
本文将对振动系统的耗散性能进行全面的分析，包括耗散机理、耗散的表征方法以及耗散对系统性能的影响等方面进行探讨。
一、耗散机理在振动系统中，能量的耗散主要是由摩擦、阻尼和结构内部的材料吸收导致的。
其中，摩擦耗散是指由于接触面间的相对滑动而产生的摩擦力消耗能量。
阻尼耗散是指由于振动系统与周围介质的相互作用，通过能量转换为其他形式而导致的能量损失。
材料吸收耗散则是指振动系统中材料的部分能量被吸收，转化为内部能量而损失。
二、耗散的表征方法为了描述振动系统的耗散性能，我们需要用一些参数来进行表征。
常用的表征方法包括损耗因子、品质因数和振动衰减。
损耗因子是用来描述比例阻尼系统在振动中能量损失的指数；品质因数是用来描述比例阻尼系统中振荡中能量的保存情况；振动衰减是指振动系统中能量随时间的推移而逐渐减小的过程。
三、耗散对系统性能的影响振动系统中的耗散会导致能量的损失，从而影响系统的性能。
首先，耗散会使系统的振动幅值逐渐减小，振动的稳态变得不稳定。
其次，耗散还会导致系统的共振频率发生偏移，使得系统的振动频率不再与外力频率匹配，影响系统的动态响应。
此外，耗散还会引起系统中的温度升高，导致材料的疲劳和损坏，降低系统的寿命。
四、耗散性能分析方法为了分析振动系统的耗散性能，可以采用理论研究和实验测量相结合的方法。
理论研究方面，可以运用振动力学和能量平衡方法，建立数学模型来描述振动系统中的耗散特性。
实验测量方面，可以利用动态试验系统，通过测量振动系统的响应和能量损失等参数来对耗散性能进行分析。
五、改善振动系统的耗散性能在工程实践中，为了改善振动系统的耗散性能，一方面可以采用优化设计的方法，通过改变材料的选择和结构的布局等方式来减小耗散。
另一方面，可以采用增加阻尼的方法，通过在系统中加入阻尼元件来提高系统的阻尼能力，减小能量损失。
阻尼性能及阻尼机理综述之欧阳物创编
欧阳物创编 2021.02.07阻尼性能及阻尼机理前言机械构件受到外界激励后将产生振动和噪声；宽频带随机激振引起结构的多共振峰响应，可以使电子器件失效，仪器仪表失灵，严重时甚至造成灾难性后果。
目前，武器装备和飞行器的发展趋向高速化和大功率化，因而振动和噪声带来的问题尤为突出[1]。
振动也会影响机床的加工精度和表面粗糙度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命；另外振动还可以造成桥梁共振断裂，产生噪声，造成环境污染[2]。
由此可见，减振降噪在工程结构、机械、建筑、汽车，特别是在航空航天和其他军事领域具有及其重要的意义。
阻尼技术是阻尼减振降噪技术的简称。
通常把系统耗损振动能或声能的能力称为阻尼，阻尼越大，输入系统的能量则能在较短时间内耗损完毕。
因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间过程就越短，所以阻尼能力还可理解为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。
由于阻尼表现为能量的内耗吸收，因此阻尼材料与技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法[1]。
研究阻尼的基本方法有三大类[1~3]：（1）系统阻尼。
就是在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧，冲击阻尼器，磁电涡流装置，可控晶体阻尼等。
（2）结构阻尼。
在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构，增大系统自身的阻尼能力，这类方法包括接合面、库伦摩擦阻尼、泵动阻尼和复合结构阻尼。
（3）材料阻尼。
是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。
它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。
本文主要论述阻尼材料的表征方法，阻尼分类，阻尼测试方法，各种阻尼机理，高阻尼合金及其复合材料，高阻尼金属材料最新研究进展，高阻尼金属材料发展中存在的问题及发展方向，高阻尼金属的应用等内容。
第一章内耗（阻尼）机理1.1、内耗（阻尼）的定义振动着的物体，即使与外界完全隔绝，其机械振动也会逐渐衰减下来。
这种使机械能量耗散变为热能的现象，叫做内耗，即固体在振动当中由于内部的原因而引起的能量消耗。
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（０ ７ ４０ ２ ） ２０ ０ １９ ８
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收稿 日期 ：２ ０ ０ ７—１ ２ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ８— ２—２ ２— ３ ２０ ０ ９ 第 一 作 者 张 文 群 男 ， 士 ， 士 后 ，９ ３年 生 硕 博 １７
振
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与
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第２ ７卷第 １ Ｏ期
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ０Ｎ ＡＮＤ Ｓ １ ＨＯＣＫ
负 电 容 压 电 分 流 阻 尼 系 统 的 能 量 耗 散 ห้องสมุดไป่ตู้ 性
张文群 ， 张 萌 ， 吴新跃
４０ ３ ） ３ ０ ３
（ 军 Ｔ 程 大学 船 舶 与 动 力 学 院 ，武 汉 海
ｙＥ Ｌ
中 ， 电容 分支 电路 的阻尼 技术 以其 电路 结构 简 单 ， 负 具 有 宽频带 振动抑 制效果 而引起 关注 。林 志¨ 。 。采用传 递
函数法 推导 了简 支 梁 的 压 电分 流 阻 尼 结 构 ， 频 响 函 其 数 在采用 负 电容 支 路 时将 会 获 得 最 小 值 ， 为 其 不 存 认 在 频 率 依 赖 性 ， 获 得 较 宽 频 带 的 阻 尼 特 性 ； ｒｕ 可 Ｍａ ｓ ｃ Ｎ ｕ ａｅ 采用 振动 方程研 究 比较 了串联 负 电容 技 术 ｅ ｂｕ ｒ 的阻尼特 性 ， 明负 电容 电感 电 阻分 流 技 术 具 有 最 优 表 的阻尼性 能 ； ｉ 等 。 Ｋｍ ’ 究 了采 用 负 电容 电阻 的压 电 研 分 流阻尼 噪声 控 制 技 术 ， 明这 种 技 术 对 低 频 宽 频 带 表 噪声抑 制有 明显效果 。对 压 电 系统不 同负 电容 分 支 电 路 时 阻抗 特性 还 未 见 全 面 分析 比较 ， 文 将 从 不 同负 本 电容分 支 电路 压 电 系统 机 械 阻抗 出发 ， 取 各 自的能 获
一
ｚ（＝ （ ｓｚｓ ） ） 荔
（ ４ ）
式中， ， ，为压 电材料机 电耦合 系数 ； 为分 支 电路 断 ｚ 路 时机 械阻抗 。式 （ ） 为有 分 支 电路 时 压 电 系统 的 ４即 力 学复 刚度 ， 义 定 ＝ Ｍ， ，， ，／ Ｄ 由此 可 以获 得能 量损 ， ， Ｅｚ
２肌 ＝Ｚ ）一 ｆ
（Ｃ ＋ ） Ｃ ｓ ～ｓ 。 （） ３ 根 据式 （ ） 分 支 电路 的加 入 ， ２， 使得 柔 顺 系 数 有 了新 的
＝
形 式 ， 导可得 含分 支 电路 压 电系统机 械阻抗 为 ： 推
文 的分 析 中 ， 已经获 得如 下结 论 ： 串联 负 电容支 路 中优 化 的电容 比 在 区 间 （一１ ０ 上 ， 并 联 时 在 （一。 ，） 而 。，
量耗散 因子 和 刚度 比 ， 究 其 阻抗 特 性 的不 同。在 另 研
ｃ， ２ 式 中 ，ｙＬ＝ｙ “ 相应 的电 阻抗 为 Ｚ ＝（ 战） Ｅ Ｏ＋ ， 髓 ｙ 一，
为分 支 电络 的 电导纳 。短路 和断路 时 的电阻抗分 别
为 ｚ （ ）＝ ， 。 Ｓ ｓ ０ Ｚ （ ）＝（Ｃ ） 可得无 量 纲 电阻抗 为 ： ｓ 一，
耗 因子 Ｇ 及刚 度 比 Ｅ： ｒ Ｉ ２ Ｅ ｍ（ Ｍ ）
＝
１ Ｋ） ， 获得 了最优 的 电路 参数 ， ／ 上 并 本文 的分 析 在包
含或接 近于最优 参数 的 区间进行 。
（） ５
）
基金项 目：国家 自 然科学基金项 目（０００２ ， ５６５６ ） 巾国博士后科学 基金项 目
阻抗 ， 比较分 析了系统能量耗散因子及刚度比 ， 发现串联电容／ 电感／ 电阻 支路能获得更宽更高的中低频阻尼性能 ， 而并联
电容 ／ 阻支 路 的高 频 阻 尼 性 能 较 好 。 电
关键词 ：压电 ； 电容 ； 负 能量耗散因子 ； 机械阻抗
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｉ３ ０ ８ ． １ Ｂ ２ ，４ ２ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 压 电 分流 阻 尼 系统 机 械 阻抗
假定激 励 只 引起 压 电片 纵 向 振 动模 式 ， 作用 力 方 向与压 电片极 化 方 向 一致 ， 电材 料 耦 合 方 程 的 拉 氏 压
表达 式为 ：
［
㈩
式 中 ， 为 外加 电流 ， ， Ｖ为两 极 间 的电 压 ， ５为应 变 ， 为 应力 ， 为压 电片 两极 间距 离 ， 压 电片 面 积 ， Ａ为 ｄ为压 电片压 电常数 ， 为柔 顺 常数 ， 为拉 氏算 子 。注意 到 Ｓ Ｓ Ｃ ＝ ｅ ／ ， 压 电 材料 电极 开 路 时 的 电 导 纳 为 ｙ Ａ Ｌ 且 Ｏ＝ ｓ 。 当压 电材 料并联有 分 支电路 时 ， ｃ， 本构 方程 为 ：
摘 要 ：在半主动压电分流阻尼技术中， 采用不同结构负电容分支电路时， 系统具有不同的阻尼特性。将负电容
半 主动 分 支 网 络 分 为 串联 电容 ／ 阻 支路 、 电 串联 电 容／ 感／ 电 电阻 支 路 、 并联 电 容／ 阻 支 路 ， 得 了 不 同 支 路时 系统 的机 械 电 获
压 电元 件具有 机 电相互 转 换 的能 力 。在压 电元件 的两极 ， 过外接 合适 的分 流支 路 ， 形成 机 电振 动 阻 通 可 尼 器或 吸 能 器 。该 技 术 由 Ｆ ｒ ａｄ在 １７ ｏ ｒ ｗ ９ ９年 最 早 提 出 ＪＨ ｇ ｏ Ｉ， ａｏｄ和 Ｖ ｎＦｏ ｗ于 １ ９ 年对 其进 行 了里 程 ｏ ｌｔ ｏ ９１ 碑 式 的 定 量 分 析 Ｊ ，目 前 众 多 学 者 对 此 展 开 了 研 究 一 引。 在压 电分流 阻 尼 技 术 的基 础 上 ， 们 又 发 展 了半 人 主动压 电分流阻尼 技术 。半 主动压 电分流 阻 尼技 术 具 有 控制结 构简单 ， 不需要 外 界 提供 很 大功 率 ， 能获 得 又 多模 态振 动抑制 的技术 。在 半 主动 压 电分 流 阻尼 技 术