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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90764
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor李世光zh_TW
dc.contributor.advisorChih-Kung Leeen
dc.contributor.author楊孟翰zh_TW
dc.contributor.authorMeng-Han Yangen
dc.date.accessioned2023-10-03T17:30:54Z-
dc.date.available2023-11-09-
dc.date.copyright2023-10-03-
dc.date.issued2023-
dc.date.submitted2023-08-09-
dc.identifier.citation[1]"Piezoelectric Devices Market Share, Size, Trends, Industry Analysis Report, By Product; By Material; By Application; By Element; By Region Segment Forecast, 2022 - 2030."
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[4]朱宗祐, "雙頻雙模態壓電馬達之最佳化設計," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2018.
[5]林育民, "以雙頻雙模態激發之二維傳遞波產生器開發及在二維壓電馬達之應用," 碩士論文, 國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系 2019.
[6]潘忠岳, "以單頻雙模態驅動彎曲扭曲複合模態壓電馬達之研究," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2022.
[7]黃郁翔, "以希爾伯特轉換成本函數分析之最佳化高模態傳遞波及其在多方向二維壓電平板致動器之應用," 碩士論文, 國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系 2022.
[8]高苑庭, "以希爾伯特轉換最佳化多方向傳遞波驅動的二維壓電平板致動器," 碩士論文, 國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系 2020.
[9]陳存勗, "TiOPc光壓電致動器線性音波馬達之開發," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2016.
[10]吳昇勳, "單頻雙模態及雙頻雙模態行進波壓電聲波馬達之最佳化設計," 碩士," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2017.
[11]蘇文群, "以希爾伯特轉換設計多頻多模態壓電線性馬達," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2020.
[12]賴似蓉, "以希爾伯特轉換最佳化之自走式壓電行進波旋轉致動器," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2023.
[13]陳宣蓉, "單頻雙彎曲模態驅動旋轉壓電馬達之分析與最佳化," 碩士論文, 國立臺灣大學應用力學所, 2023.
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90764-
dc.description.abstract本研究團隊對於平台式和自走式二維壓電致動器的研究已有多項技術開發,驅動方法包括整數倍頻驅動、雙模態驅動及整數倍頻雙模態驅動等三種方法,其中整數倍頻雙模態驅動(Two-Integer-Frequency Two-Mode, TIF-TM)驅動方法,是為目前效率最高之驅動方法,然而目前之設計方法,尚未考慮空間相位之效應,並且對於驅動模態、驅動頻率、驅動相位及驅動電壓比等參數,皆是以試誤法或將其設計之結構進行數學建模,接著針對其結構及所需振形設計成本函數,再調變驅動參數觀察成本函數以間接的方式獲得最佳參數。本研究從波傳的角度出發,開發可將空間相位及時間相位一併進行分析方法,開發出可將兩驅動共振頻的時間及空間相位差皆驅動在 π/2 的位置,進而整合分析出產生高效行進波的條件,並開發可自動找尋驅動條件的設計流程。本研究並設計多個以雙簡支端及雙自由端作為邊界條件,且由不銹鋼板和壓電陶瓷組成的複合結構的壓電致動器來驗證本研究所開發的方法,並以理論數值模擬、有限元素分析、以及都卜勒雷射位移計驗證所得的最佳化驅動參數的精確性及可行性。zh_TW
dc.description.abstractOur team has developed various techniques to drive two-dimensional piezoelectric actuators and motors. The driving methods include integer multiple frequency driving method, dual-mode driving method, and integer-multiple-frequency dual-mode (TIF-TM) driving method. Among them, the TIF-TM driving method is known for its highest efficiency. However, previous studies did not consider the the effects of spatial phase in the design process. Parameters such as driving mode, driving frequency, driving phase, and driving voltage ratio were determined through trial and error using a mathematical modeling of the designed structure. This study develope a new method to design both spatial and temporal phases and a method to identify driving parameters. To verify the developed method, multiple piezoelectric actuators composed of stainless steel plates and piezoelectric ceramics, were designed. The feasibility of the proposed analysis and design methods are verified through theoretical numerical simulations and finite element simulations, and using a Doppler laser displacement meter to verify the optimized driving parameters obtained from the developed method.en
dc.description.provenanceSubmitted by admin ntu (admin@lib.ntu.edu.tw) on 2023-10-03T17:30:54Z
No. of bitstreams: 0
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-10-03T17:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0en
dc.description.tableofcontents口試委員會審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xxx
第1章 緒論 1
1.1 壓電致動器產業及市場趨勢 1
1.2 研究背景 2
1.3 研究動機 2
1.4 文獻回顧 5
1.5 論文架構 11
第2章 壓電致動器之系統設計 12
2.1 系統架構 12
2.2 結構設計 14
2.2.1 材料選擇 14
2.2.2 二維壓電致動器結構 15
第3章 壓電材料介紹及理論推導 16
3.1 材料介紹 16
3.1.1起源 16
3.1.2壓電效應 16
3.1.3壓電材料種類 17
3.2 理論推導 19
3.2.1壓電物性組成律方程式 19
3.2.2壓電薄板物性方程式 23
3.2.3有效表面電極 29
3.3 二維壓電致動器理論 30
3.3.1統御方程式推導 30
3.3.2穩態之變形解推導 40
第4章 相位與行進波分析 45
4.1 分析理念介紹 45
4.2 空間域與時間域相位分析 47
4.2.1空間域雙簡支端相位分析 47
4.2.2空間域雙自由端相位分析 48
4.2.3時間域相位分析 48
4.2.4時間域與空間域相位之整合分析 49
4.2.4時間域與空間域相位設計 58
第5章 驅動訊號設計 62
5.1 傳統最佳化分析方法 62
5.1.1希爾伯特轉換理論介紹 62
5.1.2解析訊號於正方向實軸半徑最佳化分析 64
5.1.3 解析訊號之角度偏移量最佳化分析 73
5.2 驅動相位設計 80
5.3 驅動電壓比設計 87
5.4 驅動訊號設計方法 95
5.5 等效材料參數方法 96
5.6 振幅補償方法 97
第6章 壓電致動器之結構設計及製程與實驗架設 99
6.1 結構設計 99
6.1.1以雙簡支端作為邊界條件以產生行進波之結構設計 99
6.1.2以雙自由端作為邊界條件以產生行進波之結構設計 101
6.2 電極位置設計 102
6.2.1設計方法及理論 102
6.2.2模態共振頻率 103
6.2.3各結構電極位置設計 107
6.3 有效表面電極製備流程 112
6.4 邊界夾具設計 113
6.5 壓電致動器之實驗架設 115
第7章 理論數值模擬分析 116
7.1 理論數值模型之建立與參數設定 116
7.2 結構模態分析 117
7.3 驅動參數輸入 119
7.4 不同驅動相位及電壓比的貢獻與影響 125
第8章 有限元素模擬分析 168
8.1 有限元素模型之建立與參數設定 168
8.2 結構模態分析 169
8.3 有限元素模擬驅動訊號振幅補償分析 171
8.4 驅動參數輸入 172
8.5 不同驅動相位及電壓比的貢獻與影響之有限元素模擬驗證 175
第9章 壓電致動器之實驗結果與討論 219
9.1 壓電致動器之共振頻量測 219
9.2 等效材料參數之求解 222
9.3 實驗驅動訊號振幅補償分析 225
9.4 行進波實驗驗證 226
9.5 不同驅動相位及電壓比的貢獻與影響之實驗驗證 232
第10章 結果與未來展望 273
10.1 結論 273
10.2 未來展望 275
REFERENCE 276
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dc.language.isozh_TW-
dc.title以模態疊加之空間及時間相位探討行進波於二維有限結構上產生之研究zh_TW
dc.titleStudy on the generation of Traveling Waves on a Two-Dimensional Finite Structures using Modal Superposition of Spatial and Temporal Phasesen
dc.typeThesis-
dc.date.schoolyear111-2-
dc.description.degree碩士-
dc.contributor.coadvisor許聿翔zh_TW
dc.contributor.coadvisorYu-Hsiang Hsuen
dc.contributor.oralexamcommittee謝志文;柯文清;宋家驥zh_TW
dc.contributor.oralexamcommitteeChih-Wen Hsieh;Wen-Ching Ko;chia-chi Sungen
dc.subject.keyword壓電致動器,整數倍頻驅動,行進波,希爾伯特轉換,zh_TW
dc.subject.keywordpiezoelectric actuator,two-integer-frequency-two-mode,traveling wave,Hilbert transform,en
dc.relation.page277-
dc.identifier.doi10.6342/NTU202303658-
dc.rights.note同意授權(限校園內公開)-
dc.date.accepted2023-08-11-
dc.contributor.author-college工學院-
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學系-
dc.date.embargo-lift2025-09-01-
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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