李 博 楊 軍 張鶴宇 張兆晶 龔 錚

1.北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所，北京,1000952.北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所，北京,1000763.北京北方車輛集團(tuán)有限公司，北京,100072

0 引言

壓力的動(dòng)態(tài)測(cè)量已在國(guó)防工業(yè)和工程領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如武器爆炸沖擊波毀傷評(píng)估、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)喘振識(shí)別、輸氣管道脈動(dòng)壓力監(jiān)控等都需要依靠壓力傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)壓力進(jìn)行測(cè)量。為了保障測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須對(duì)壓力傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。按照壓力產(chǎn)生的形式可將壓力分為脈沖式、階躍式和正弦式三類。正弦壓力校準(zhǔn)方法是一種非常重要的動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)方法[1]，它可以有效評(píng)估傳感器的動(dòng)態(tài)特性，而設(shè)計(jì)正弦壓力激勵(lì)源是實(shí)現(xiàn)這種校準(zhǔn)方法的關(guān)鍵。

目前，正弦壓力激勵(lì)源主要有變?nèi)莘e式、流量調(diào)制式、諧振式等類型[2]。變?nèi)莘e式正弦壓力激勵(lì)源利用活塞或振動(dòng)臺(tái)按正弦規(guī)律改變壓力腔內(nèi)的容積從而產(chǎn)生正弦壓力，這種方式產(chǎn)生的壓力幅值最大，但工作頻率通常較低，普遍低于90 Hz；流量調(diào)制式正弦壓力激勵(lì)源通過調(diào)節(jié)壓力腔進(jìn)出口的介質(zhì)流量，使壓力腔內(nèi)產(chǎn)生正弦變化的壓力，雖然產(chǎn)生的工作頻率很高(可達(dá)到10 kHz左右)，但是壓力幅值會(huì)隨著頻率的升高而迅速衰減；諧振式正弦壓力激勵(lì)源利用諧振腔的共振原理在諧振腔的共振頻率點(diǎn)上產(chǎn)生正弦壓力，工作頻率雖可達(dá)到高頻，但它只能在諧振腔的共振頻率點(diǎn)上產(chǎn)生幅值較大的正弦壓力波。上述幾種正弦壓力激勵(lì)源所產(chǎn)生的正弦壓力信號(hào)頻率普遍在10 kHz以下，且在高頻率范圍內(nèi)的失真度較大，產(chǎn)生的壓力幅值很小，信號(hào)信噪比低，在一定程度上制約了高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器的校準(zhǔn)。

本文設(shè)計(jì)了一種基于雙壓電疊堆組合式的高頻正弦壓力激勵(lì)源，利用壓電疊堆所具有的頻率響應(yīng)高、推力大等優(yōu)良特性來激勵(lì)管腔內(nèi)的液體介質(zhì)產(chǎn)生正弦運(yùn)動(dòng)從而形成正弦壓力信號(hào)，頻率覆蓋范圍為0.1～30 kHz，并可在諧振頻率下增大正弦壓力的幅值。

1 高頻正弦壓力

1.1 壓電疊堆工作原理

壓電疊堆內(nèi)部是由壓電陶瓷層及電極層交叉疊加構(gòu)成的，相鄰陶瓷層之間由一片金屬片(電極層)連接，各陶瓷層之間在電學(xué)上是并聯(lián)的關(guān)系，相鄰陶瓷層的極化方向相反，各陶瓷層的縱向振動(dòng)能夠疊加形成較大的位移輸出，其物理模型如圖1所示。

圖1 壓電疊堆結(jié)構(gòu)物理模型Fig.1 Physical model of piezoelectric stack

當(dāng)對(duì)壓電疊堆的兩個(gè)電極施加一定頻率和功率的交流信號(hào)時(shí)，所有陶瓷層會(huì)沿軸線方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的壓電疊堆可視為能夠產(chǎn)生位移的振動(dòng)源。位移與施加的驅(qū)動(dòng)電壓基本成線性關(guān)系，但該位移是微米級(jí)的微小位移，輸出規(guī)律復(fù)雜且受多種因素的制約[3-4]。為了放大位移輸出，將壓電疊堆安裝于封閉管腔中，并在管腔內(nèi)充滿液體介質(zhì)，管腔經(jīng)過特殊尺寸設(shè)計(jì)可在1 kHz的整數(shù)倍頻率點(diǎn)下產(chǎn)生諧振。

通過控制驅(qū)動(dòng)電壓的大小及頻率來控制壓電疊堆的位移量及位移的頻率，管腔內(nèi)的液體經(jīng)壓縮會(huì)產(chǎn)生壓力，且在諧振頻率點(diǎn)附近可產(chǎn)生較大的壓力。

1.2 正弦壓力產(chǎn)生原理

當(dāng)給壓電疊堆施加一定幅值的正弦交流電壓信號(hào)時(shí)，壓電疊堆上表面就會(huì)產(chǎn)生正弦位移，此時(shí)壓電疊堆可以等效為一個(gè)高頻振動(dòng)的活塞[5]，假設(shè)施加正弦變化的電壓信號(hào)為

U(t)=Umsin(2πft)

(1)

則壓電疊堆上表面產(chǎn)生的振動(dòng)位移

X(t)=nd33Umsin(2πft)

(2)

式中，n為壓電陶瓷的層數(shù);d33為壓電材料縱向逆壓電常數(shù);Um為電壓幅值;f為電壓頻率。

對(duì)式(2)進(jìn)行求導(dǎo)，可以得到壓電疊堆上表面的振動(dòng)速度

(3)

將壓電疊堆安裝于密閉液體介質(zhì)管腔中，當(dāng)壓電疊堆上表面以速度v(t)振動(dòng)時(shí)，液體介質(zhì)在極短的時(shí)間Δt內(nèi)受到壓縮，密度ρ和壓力p分別變化Δρ和Δp，聲速在介質(zhì)中的傳播速度a0遠(yuǎn)大于壓電疊堆上表面的振動(dòng)速度v(t)，由流體傳輸連續(xù)性方程可知：

ρAv(t)Δt=ΔρA(a0-v(t))Δt

(4)

由于v(t)?a0，a0-v(t)≈a0，則式(4)可改寫為

ρv(t)=a0Δρ

(5)

液體的體積彈性模量

(6)

由液壓理論可知：

(7)

聯(lián)立式(5)～式(7)可得

(8)

式中，A為管腔橫截面積；V為液體介質(zhì)體積；ΔV為液體體積變化量。

將式(3)代入式(8)可得

(9)

由式(9)可知，當(dāng)管腔及介質(zhì)性質(zhì)固定并對(duì)壓電疊堆施加一正弦電壓信號(hào)時(shí)，壓電疊堆上表面對(duì)附近液體產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力Δp也按正弦規(guī)律變化，且頻率與激勵(lì)電壓信號(hào)的頻率一致，幅值與疊堆的層數(shù)、激勵(lì)電壓的幅值成正比關(guān)系。

1.3 液壓管腔諧振原理

為了提高壓電疊堆的轉(zhuǎn)化效率以及增大壓力幅值，可使管腔內(nèi)的激勵(lì)頻率與管腔的諧振頻率保持一致，并依據(jù)液壓管腔的諧振原理來增大正弦壓力輸出的幅值[5]。本文建立了管腔諧振的數(shù)學(xué)模型并分析其諧振條件，可為液壓管腔的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

液壓管腔的結(jié)構(gòu)如圖2所示，在壓電疊堆上表面可產(chǎn)生正弦運(yùn)動(dòng)，根據(jù)流體傳輸管腔動(dòng)力學(xué)可以建立管腔的動(dòng)態(tài)特性基本方程，再經(jīng)計(jì)算可得到諧振頻率[6]

(10)

式中，L為液壓管腔長(zhǎng)度。

圖2 壓電疊堆管腔模型Fig.2 Pipeline model of piezoelectric stack

選用去離子水作為液體壓力介質(zhì)，以式(10)為依據(jù)進(jìn)行液壓管腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中已知去離子水中的聲速為1480 m/s，設(shè)計(jì)諧振頻率為1 kHz及其整數(shù)倍頻率，由此可以確定管腔長(zhǎng)度為0.74 m，再根據(jù)壓電疊堆結(jié)構(gòu)尺寸確定管腔內(nèi)徑、壁厚、密封等結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2 高頻正弦壓力激勵(lì)源

2.1 單壓電疊堆式高頻正弦壓力激勵(lì)源

高頻正弦壓力激勵(lì)源利用液壓管腔受激諧振的原理，給安裝在液壓管腔底部的壓電疊堆施加交流電壓，由于壓電疊堆具有逆壓電效應(yīng)，在其上表面會(huì)產(chǎn)生頻率與激勵(lì)電壓頻率一致的振動(dòng)位移，此位移迫使管腔中液體介質(zhì)產(chǎn)生和傳遞相同頻率的壓力波，當(dāng)激勵(lì)頻率與液壓管腔諧振頻率一致時(shí)，整個(gè)管腔發(fā)生諧振，從而可在管腔的另一端得到幅值較大的正弦壓力波。

單壓電疊堆式裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，高頻正弦壓力激勵(lì)源由壓電疊堆、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(功率放大器與信號(hào)發(fā)生器)、液壓管腔、壓力控制器以及隔振平臺(tái)等組成。壓電疊堆安放在液壓管腔底端，它通過電纜線與功率放大器連接并受控制系統(tǒng)(PC)控制振動(dòng)，整個(gè)裝置固定安裝在隔振地基上。

圖3 單壓電疊堆式裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of single piezoelectric stacking device

2.2 單壓電疊堆式結(jié)構(gòu)模型的仿真分析

在理論情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)的管腔長(zhǎng)度為0.74 m，在管腔一端施加正弦壓力時(shí)，管腔內(nèi)諧振頻率為1 kHz及其整數(shù)倍，信號(hào)可在諧振頻率下放大[7]。采用COMSOL多物理場(chǎng)耦合軟件對(duì)管腔模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

為真實(shí)地反映仿真結(jié)果，建立了與實(shí)物尺寸一致的三維實(shí)體模型，設(shè)計(jì)壓力管腔內(nèi)徑為0.06 m，壓力管腔長(zhǎng)度為0.74 m。在不考慮結(jié)構(gòu)邊界施加的耦合作用時(shí)，只針對(duì)流體壓力場(chǎng)進(jìn)行分析，整個(gè)模型選擇頻域分析模型，邊界條件設(shè)置為壓力幅值，在管腔底部施加正弦壓力，對(duì)管腔在0.1～30 kHz范圍內(nèi)的諧振點(diǎn)進(jìn)行分析，并選擇管腔頂部為壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，可以得到頂端位置處的諧振點(diǎn)分布情況，如圖4所示。

圖4 諧振點(diǎn)分布Fig.4 Resonance point distribution

通過仿真分析得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化處理后，從圖4中可以看出，管腔內(nèi)的諧振點(diǎn)均分布在電壓頻率為1 kHz及其整數(shù)倍處，與理論結(jié)果一致，但當(dāng)電壓頻率高于10 kHz時(shí)，諧振點(diǎn)處的壓力幅值明顯衰減?，F(xiàn)截取5 kHz和20 kHz諧振點(diǎn)下管腔內(nèi)的壓力分布(見圖5)，可以發(fā)現(xiàn)高頻下的管腔內(nèi)壓力分布不均是導(dǎo)致壓力幅值衰減的主要原因。

(a)f=5 kHz (b)f=20 kHz圖5 壓力分布云圖Fig.5 Nephogram of pressure distribution

結(jié)合仿真得到的諧振數(shù)據(jù)與管腔內(nèi)的壓力分布可知，在低頻部分管腔內(nèi)的壓力分布與理想情況較為一致，壓力波的波峰波谷較為均勻。當(dāng)頻率較高時(shí)，在諧振頻率下壓力分布不再均勻，會(huì)受到壓電疊堆性能和管腔特性的影響[8]，諧振效果不再明顯，壓力幅值也隨之減小。

2.3 雙壓電疊堆式高頻正弦壓力激勵(lì)源

單壓電疊堆會(huì)受到整體結(jié)構(gòu)和自身特性的限制[9-11]，很難在0.1～30 kHz頻率范圍內(nèi)始終具有較好的幅頻輸出響應(yīng)，因此本文設(shè)計(jì)了雙壓電疊堆激勵(lì)，通過調(diào)節(jié)兩組壓電疊堆之間輸出正弦信號(hào)的相位差來產(chǎn)生不同大小的正弦壓力幅值，以彌補(bǔ)某些頻率段或頻率點(diǎn)下壓力幅值較小的情況，并增大整體頻率段輸出的壓力幅值。采用雙壓電疊堆組合式安裝的最大特點(diǎn)是：①能夠極大地?cái)U(kuò)展有效頻率范圍和幅值范圍；②在頻率范圍內(nèi)的某一頻率點(diǎn)下，通過調(diào)節(jié)兩組正弦信號(hào)的相位差就可以產(chǎn)生不同幅值的正弦壓力波。

雙壓電疊堆式裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖6所示，兩組壓電疊堆分別安裝在液壓管腔的上下兩端從而構(gòu)成封閉容腔。兩組壓電疊堆在同一頻率激勵(lì)信號(hào)下做正弦運(yùn)動(dòng)，并在液壓管腔中間部位測(cè)量正弦壓力。

圖6 雙壓電疊堆式裝置示意圖Fig.6 Schematic diagram of double piezoelectric stacking device

假設(shè)對(duì)底部和頂部壓電疊堆分別施加正弦變化的電壓信號(hào)為

U(t)base=aUmsin(2πft)U(t)top=Umsin(2πft+φ)

則兩組正弦信號(hào)的疊加信號(hào)為

Uall=Um(asin(2πft)+sin(2πft+φ))=Um[(a+cosφ)sin(2πft)+sinφcos(2πft)]

(11)

式中，a為兩組壓電疊堆之間輸出電壓的比例系數(shù)；φ為兩組壓電疊堆之間輸出正弦激勵(lì)的相位差。

同一信號(hào)源產(chǎn)生的兩組正弦信號(hào)的輸出電壓和頻率應(yīng)保持一致，由式(11)可知，通過改變兩組信號(hào)之間的相位差，即可調(diào)節(jié)產(chǎn)生正弦壓力的幅值。理論上當(dāng)兩組信號(hào)不存在相位差或相位差為φ=2kπ(k=0,1,2,…)時(shí)，疊加信號(hào)幅值應(yīng)是最大值，當(dāng)兩組信號(hào)的相位差為φ=(2k+1)π時(shí)，疊加信號(hào)幅值應(yīng)是最小值。

2.4 雙壓電疊堆式結(jié)構(gòu)模型的仿真分析

雙壓電疊堆管腔結(jié)構(gòu)模型是在單壓電疊堆管腔結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上增加一組壓電疊堆，并將管腔長(zhǎng)度增加至原管長(zhǎng)的兩倍，主要壓力監(jiān)測(cè)位置為管腔中部。通過仿真分析，雙壓電疊堆管腔內(nèi)部的壓力分布在0.1～30 kHz范圍內(nèi)都較為均勻，此時(shí)在雙壓電疊堆管腔中部以及單壓電疊堆管腔頂端處的諧振點(diǎn)以及諧振峰值的對(duì)比情況如圖7所示。仿真分析結(jié)果表明，雙壓電疊堆式裝置所產(chǎn)生的信號(hào)在諧振點(diǎn)處的壓力幅值明顯增大，且在高頻段的幅頻特性輸出得到了明顯的改善。

圖7 兩種裝置在仿真下的壓力幅值對(duì)比Fig.7 Pressure amplitude comparisons of two devices under simulation

3 裝置性能試驗(yàn)

3.1 對(duì)比試驗(yàn)

圖8 單壓電疊堆式正弦壓力激勵(lì)源的實(shí)際測(cè)試Fig.8 Practical test of single piezoelectric stack sinusoidal pressure excitation sources

單壓電疊堆式正弦壓力激勵(lì)源的實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖8所示，其中壓電疊堆位于管腔底部，通過靜態(tài)壓力控制器對(duì)管腔進(jìn)行液體介質(zhì)注入和控壓，液體介質(zhì)為去離子水，并在管腔頂部進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量。

在試驗(yàn)中挑選一款壓電式壓力傳感器(型號(hào)PCB-113B03)安裝于管腔頂端并用來測(cè)量正弦壓力幅值，試驗(yàn)頻率范圍為0.1～30 kHz，掃頻間隔為10 Hz，正弦信號(hào)電壓為0.2 V。在試驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，頻率高于10 kHz的正弦激勵(lì)輸出壓力的幅值較小，本文只截取了0.1～20 kHz頻率范圍內(nèi)的管腔內(nèi)部壓力幅頻曲線(見圖9)。

圖9 管腔壓力幅頻曲線Fig.9 Cavity pressure amplitude-frequency curve

由圖9可知，在0.1～20 kHz頻率范圍內(nèi)，單壓電疊堆式裝置產(chǎn)生的信號(hào)出現(xiàn)了多次諧振。第一次諧振點(diǎn)出現(xiàn)在0.98 kHz處，與理論基頻位置1 kHz基本接近；隨著頻率的升高，管腔內(nèi)壓力幅值呈增大趨勢(shì)，經(jīng)過3.03 kHz處諧振點(diǎn)后，管腔內(nèi)壓力幅值開始呈減小趨勢(shì)；在高于10 kHz的頻率段諧振狀態(tài)不明顯；諧振點(diǎn)基本間隔1 kHz，但并非理論計(jì)算得到的1 kHz的整數(shù)倍，這是由于管腔縫隙與多容腔耦合等現(xiàn)象而導(dǎo)致諧振點(diǎn)存在偏離現(xiàn)象。

在理論計(jì)算和仿真過程中只考慮了單物理場(chǎng)作用，但由實(shí)際管腔和壓電疊堆構(gòu)成的系統(tǒng)是個(gè)較復(fù)雜的機(jī)電耦合系統(tǒng)，其性能受多方面因素的影響，如在實(shí)際應(yīng)用中黏結(jié)層的材料性質(zhì)會(huì)影響壓電疊堆輸出位移、整體結(jié)構(gòu)上存在反諧振點(diǎn)、存在安裝縫隙、液壓介質(zhì)內(nèi)混有氣體等，這些在一定程度上都會(huì)影響諧振頻率的高低和所產(chǎn)生壓力的幅值大小。

為使正弦壓力信號(hào)在中高頻率下的壓力幅值有所增大，對(duì)原有單壓電疊堆式正弦壓力激勵(lì)源進(jìn)行了改造(加裝一組壓電疊堆)，為保證諧振頻率點(diǎn)不變，將管腔長(zhǎng)度增加至原管長(zhǎng)的兩倍，壓力測(cè)量位置由管腔頂部改為管腔中部，雙壓電疊堆式正弦壓力激勵(lì)源的實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 雙壓電疊堆式正弦壓力激勵(lì)源的實(shí)際測(cè)試Fig.10 Practical test of double piezoelectric stack sinusoidal pressure excitation sources

在頻率范圍為0.1～30 kHz條件下，對(duì)雙壓電疊堆式裝置與單壓電疊堆式裝置進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，管腔內(nèi)部壓力幅頻曲線的對(duì)比結(jié)果見圖11。由圖11可知，在0.1～30 kHz頻率范圍內(nèi)，雙壓電疊堆式裝置所產(chǎn)生的信號(hào)在1 kHz及其整數(shù)倍位置出現(xiàn)了諧振，與單壓電疊堆式裝置相比，雙壓電疊堆式裝置有效地改善了在中高頻段(10～30 kHz)的輸出，并且在非諧振狀態(tài)下，該裝置所產(chǎn)生信號(hào)的壓力幅值也有所增大。

圖11 兩種裝置產(chǎn)生的壓力幅頻曲線對(duì)比Fig.11 Comparisons of pressure amplitude-frequency curves of two devices

圖12 兩種裝置在20 kHz下的輸出結(jié)果對(duì)比Fig.12 Output comparison of two devices at 20 kHz

在相同正弦信號(hào)條件下(電壓為0.2 V、頻率為20 kHz)，對(duì)比分析了單壓電疊堆式裝置與雙壓電疊堆式裝置所產(chǎn)生的壓力輸出，如圖12所示?？梢钥闯?，雙壓電疊堆式裝置的輸出明顯優(yōu)于單壓電疊堆式裝置的的輸出，且波形失真度小于2%，信噪比較高。

在相同試驗(yàn)條件下，挑選同樣的諧振點(diǎn)，并對(duì)單壓電疊堆式裝置與雙壓電疊堆式裝置的壓力幅值輸出進(jìn)行對(duì)比，如圖13所示。由圖13可知，在低頻段(頻率低于10 kHz)，單壓電疊堆式裝置和雙壓電疊堆式裝置的幅頻響應(yīng)無明顯差異，但在中高頻段(10～30 kHz)，單壓電疊堆式裝置的壓力幅值衰減明顯，在中高頻段基本看不到諧振峰，但雙壓電疊堆式裝置還能保持很好的幅頻響應(yīng)，基本每隔1 kHz就會(huì)出現(xiàn)諧振峰值，且產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力幅值基本在0.05 MPa以上。在同一頻率下，壓電疊堆的輸出具有良好的線性特性，通過增大正弦信號(hào)的電壓可使正弦壓力幅值明顯增大。

圖13 兩種裝置在諧振點(diǎn)下的輸出結(jié)果對(duì)比Fig.13 Output comparison of two devices under resonance points

3.2 重復(fù)性測(cè)試

由上述對(duì)比試驗(yàn)最終確定設(shè)計(jì)雙壓電疊堆式高頻正弦壓力激勵(lì)源來進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量，并利用壓電式壓力傳感器(PCB-113B03)進(jìn)行高頻正弦壓力激勵(lì)源的重復(fù)性測(cè)試，傳感器出廠時(shí)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下：電容量12.3 pF，靈敏度54.98 pC/MPa。使用該款壓力傳感器在0.1～30 kHz范圍內(nèi)的諧振點(diǎn)下進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，每個(gè)諧振點(diǎn)下進(jìn)行6次激勵(lì)，利用極差法計(jì)算重復(fù)性，裝置在諧振點(diǎn)下產(chǎn)生壓力幅值的重復(fù)性如圖14所示?？梢钥闯?，重復(fù)性較差的點(diǎn)正是在圖11幅頻特性曲線中產(chǎn)生壓力幅值較小的諧振點(diǎn)，整體裝置在0.1～30 kHz范圍內(nèi)產(chǎn)生的正弦激勵(lì)幅值的重復(fù)性最大為1.5%，這表明裝置整體運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

圖14 試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性Fig.14 Repeatability of testing results

4 結(jié)論

(1)通過給壓電疊堆施加正弦信號(hào)來驅(qū)動(dòng)管腔內(nèi)液體產(chǎn)生正弦壓力，并可直接通過控制正弦信號(hào)的電壓和頻率來改變壓電疊堆的位移量及位移的頻率。

(2)當(dāng)施加正弦信號(hào)的頻率與管腔設(shè)計(jì)的諧振頻率一致時(shí)，正弦壓力幅值最大，且在同一頻率下可通過控制正弦信號(hào)的電壓來實(shí)現(xiàn)正弦壓力幅值的調(diào)節(jié)。

(3)對(duì)單壓電疊堆和雙壓電疊堆兩種不同結(jié)構(gòu)的高頻正弦壓力激勵(lì)源進(jìn)行了對(duì)比，并確立設(shè)計(jì)雙壓電疊堆式高頻正弦壓力激勵(lì)源來進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量。該裝置產(chǎn)生的正弦壓力信號(hào)的頻率范圍覆蓋更廣，為0.1～30 kHz，在諧振狀態(tài)下有良好的正弦壓力幅值輸出，在非諧振頻率下正弦壓力幅值也較大。

(4)雙壓電疊堆式高頻正弦壓力激勵(lì)源的動(dòng)態(tài)重復(fù)性最大為1.5%，表明裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。