[发明专利]一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置

说明书

本发明涉及一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置，包括：声子晶体梁结构；所述声子晶体梁结构为纳米量级的，在所述声子晶体梁结构上设有振动控制区域；电源，与声子晶体梁结构相连；加速度传感器，与声子晶体梁结构相连；多物理场控制系统，用于将加速度传感器传送过来的振动信号进行处理后，将合适的电压、温差以及外加载荷信号输出到声子晶体梁结构中，本发明通过将尺寸压缩到纳米量级，在基于力‑电‑热耦合物理场对带隙的调节规律，通过结合加速度传感器和多物理场控制系统，实现了对纳米声子晶体梁结构的超高频段振动的主动控制，对促进纳米机电系统的发展起到积极作用，为工程上纳米机电系统的智能化应用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种基于多物理场耦合作用下纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置。

背景技术

控制技术在国防以及民用等领域具有极其重要的地位。通过对该技术的大量理论和实验研究，传统振动控制技术已经发展成为一套完整体系且趋于成熟。近年来，伴随着声子晶体结构的兴起和发展，基于声子晶体设计思路所衍生的各类振动控制技术获得了广泛关注，相应的技术也比较多。

目前，基于声子晶体的振动控制装置均是处于宏观尺寸，它能控制的带隙频段量级一般是从赫兹(Hz)到兆赫(MHz)之间，而能够有效实现千兆赫(GHz)以上的超高频段振动控制的声子晶体装置一般需要将尺寸缩到纳米量级。

伴随着多物理场耦合作用下声子晶体结构的研究，相应的振动主动控制技术也获得了一定的发展。其中，力-电-热耦合声子晶体结构基于机械场、电场以及温度场之间的相互转换实现对带隙的有效调控，并进一步基于各物理场对带隙的调节规律实现对带隙的主动控制。但是，目前还没有基于力-电-热耦作用下纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置的技术。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于力-电-热耦合物理场对带隙的调节规律，通过结合加速度传感器和多物理场控制系统相结合，能够实现对纳米声子晶体梁结构的超高频振动的主动控制的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置，包括：

声子晶体梁结构；所述声子晶体梁结构为纳米量级的，在所述声子晶体梁结构上设有振动控制区域；

电源，与声子晶体梁结构相连，用于供给声子晶体梁结构能源；

加速度传感器，与声子晶体梁结构相连，用于拾取到振动控制区域处的振动信号并发送给多物理场控制系统；

与加速度传感器相连的多物理场控制系统，用于将加速度传感器传送过来的振动信号进行处理后，将合适的电压、温差以及外加载荷信号输出到声子晶体梁结构中，实现对超高频振动的主动控制。

进一步的，所述声子晶体梁结构由纯弹性材料和压电材料周期交替排布而组成。

进一步的，所述纯弹性材料为树脂类聚合物材料。

进一步的，所述压电材料为压电类聚合物材料。

进一步的，所述压电材料和纯弹性材料之间的连接方式为硬性连接。

进一步的，所述声子晶体梁结构的截面包括但不限于矩形/圆形。

进一步的，所述电源通过引线与声子晶体梁结构中的压电材料相连。

进一步的，所述多物理场控制系统包括通过引线依次连接的电荷放大器、处理器、信号发生器以及功率放大器。

进一步的，所述声子晶体梁结构上与振动控制区域相反一侧设有外加载荷施加处。