基于声子晶体传感隔振系统的研究

基于声子晶体传感隔振系统的研究

随着工业技术的飞速发展,传感器在航天航空、船舶等各个领域都得到了广泛的应用,而在传感器材料和结构的选择设计中,对于过载冲击和随机振动这两个引起传感器设备故障的主要因素更是我们必须要考虑的。因此,设计基于声子晶体材料的传感系统隔振器,对于延长传感器的使用寿命具有重要的作用。

本文以声子晶体材料制作传感隔振系统并以之为研究对象,并进行具体数值分析,主要工作包括以下两个方面:1.以声子晶体材料作为研究对象。首先介绍了声子晶体的基本概念,以及常见的声子晶体类型、分类方法和特性。

利用弹性波在某些特定的频率范围内会被抑制这一特性。研究了隔振系统隔振缓冲的原理,并进行材料的选择。

分析了飞行器电路系统受损的原理,进行了抗振动与抗冲击结构的设计,利用灌封技术和合金钢/丁腈橡胶交迭式隔振器设计提高了系统的抗冲击能力。2.建立基于声子晶体的传感隔振系统模型,利用传输矩阵法研究了镜像异质三周期一维声子晶体的振动带隙的特性,通过理论分析得出波矢与频率的色散关系表达式,根据本文设计的隔振器的材料属性与结构特征,由Matlab仿真得出声子晶体隔振材料的禁带频率范围为19.8-2355Hz、2979-11775Hz、12525-23550Hz,冲击的频率范围是20Hz-2kHz,在禁带频率范围内。

利用Ansys软件对弹载传感系统进行模态、瞬态冲击分析,验证声子晶体的抗冲击效果,获得系统的最大应力为0.035MPa,最大位移为0.12×10-4mm。仿真结果验证了声子晶体型传感隔振系统在冲击方面的可靠性。