以压电执行器为核心的高速开关阀及伺服阀等压电式液压阀具有频响高,微动性能好,结构紧凑等优点,是新型阀控类型之一,受到国内外研究者的持续关注。首先,该文介绍了阀用压电执行器的分类和特点,根据工作原理分为直推式和步进式2类4种形式;其次,对先导型、直动型、喷嘴挡板型和开关型4种典型压电阀的研究进展进行了梳理,分析了各自的代表性结构、性能特点。结果表明,随着未来对液压阀精密化、智能化需求的提升,压电液压阀的应用前景更广。因此,除高性能介电材料开发外,如微位移放大、迟滞补偿控制等关键压电驱动与控制技术仍有待深入研究。

提出了一种利用聚偏二氟乙烯（PVDF）压电薄膜层叠的组合结构方案设计超声换能器，用以解决柔性薄膜超声换能器输入／输出信号增益低的问题；并通过理论推导及数学软件仿真给出了该结构换能器的幅频特性。利用仿真结果可估算出层叠式结构超声探头的增益、谐振频率和通频带与PVDF薄膜厚度及薄膜层数之间的对应关系。这对于缩短高频超声探头的设计周期，降低开发成本，提高探头转换增益及检测灵敏度都具有重要意义。

不同压电换能器的动态电阻、电容、电感和静态电阻、电容的值不同,这些参数均可从其对应的导纳圆中得到。分析了导纳圆测量中的两个重要影响因素：A/D转换器的量化误差、测量电阻。为提高导纳圆的测量精度,量化误差不变时不同的压电换能器需选择不同的测量电阻以保证所测量的两路正弦信号有适当的幅值比和相位差。测量电阻的值为压电换能器动态电阻值的0.15～3.5倍时,导纳圆半径的相对误差小于0.5%,测量电阻为动态电阻的0.7倍时导纳圆的相对误差最小。

超声换能器的组织负载特性研究对提高其性能和安全性有重要的意义。选择新鲜的猪离体组织,利用动态信号分析仪的小信号及在线导纳测量系统的大信号对超声换能器的负载特性进行了研究。结果表明,当负载为松质骨、密质骨时,换能器谐振频率大于空载时的谐振频率,而负载为软组织（如肌肉、脂肪、皮等）时,换能器的谐振频率小于空载的谐振频率。换能器在小信号和大信号下的负载特性趋势基本相同。

在分析超磁致伸缩换能器结构和工作原理的基础上,利用设计好的驱动电源激励超磁致伸缩换能器,研究了输入不同脉宽脉冲电流与换能器振幅输出之间的关系。研究结果表明,当脉宽为75μs时,换能器的余震波最小,其首波振幅达到82μm,比输入脉冲电流滞后25μs,主振频率为46kHz并不随着脉宽的变化而变化。

提出了双Ⅱ形线性双向式小型超声波马达模型，分析了这种超声马达的线性驱动原理及其受力情况。通过计算机模拟仿真，证明了该理论模型的正确性和可靠性，指出了小型线性超声波马达的应用前景及其所要解决的主要问题。利用该原理的超声波马达将具有体积小，结构简单，重量轻，换向方便，响应速度快，可控性好等特点。

针对国内对高灵敏、小体积、造价低的矢量水听器迫切应用需求的现状,提出了一种新型的双＂T＂型微机电系统（MEMS）矢量水听器。该敏感单元结构可一体化加工,且加工成本低,适合大批量生产,易于阵列化。采用ANSYS仿真,得出1阶共振频率为1 840Hz,压敏电阻位置距离梁根部180μm。对此结构进行声学封装与测试,测试结果表明,该水听器在1kHz的灵敏度达到-175dB,工作频段为100Hz～4kHz,具有良好的＂8＂指向性。

在主动式声纳系统中,信号产生器、功率放大器和发射换能器等组成的发射机是不可或缺的。传统的水下声纳发射机存在效率低,功率小,带宽窄,功能简单及易损坏等缺点。该文提出了一种大功率、小体积且包含信号产生、监控与通信等功能的智能宽带声纳发射机的设计方案。该方案以现场可编程门阵列（FPGA）为核心,采用移相脉宽调制（PWM）的D类功率放大器结构。湖试和海试表明,以此方案设计的声纳发射机达到了1.03 kW的平均输出功率、84%的效率及50%的带宽。从制成至今2年时间,发射机工作一直稳定可靠。

设计了膜式液压放大机构,具有机构简单、放大倍数大的优点,同时解决了密封难,制造成本高的问题。对于单晶片主动式放大阀压电泵,通过实验测试了频率-流量特性和电压-流量特性。以驱动电压为150 V、阀膜厚度H=0.4 mm为例,压电振子中心点的变形量为45.861μm,放大倍数约为9倍。对理论流量与实测流量进行分析对比,结果表明,当阀口最大开度在0.2-0.4 mm时,该阀具有良好的通流能力及截止性。

传统的气动脉宽调制（PWM）比例阀因采用电磁铁为电一机械转换器而存在响应时间慢，稳态精度差等缺点，因而提出了一种基于压电陶瓷为电一机械转换器的新型压电直动式气动PWM比例阀的总体结构方案。研制了其实物样机，并进行了其动态特性试验研究，分析了PWM载波频率和载波幅值、比例P系数对阀动态性能的影响。与同级别气动比例阀的试验对比表明，该阀具有响应速度快和稳态精度高的特点，具有良好的工业应用前景。