基于圆环压电陶瓷驱动液体变焦透镜

摘要

随着科技的进步，传统光学镜头逐渐无法满足人们的需求，研究人员开始开发液体变焦透镜。液体透镜是一种新型透镜实现形式，具有微型化，无机械组件和可变焦距等特点。液体透镜的关键技术是微流控制技术，微流控技术的主要工具有液压、电润湿和超声波等。本文基于超声振动理论提出一种压电驱动液体变焦透镜的模型。
　　压电透镜由压电陶瓷、光学薄膜和铝制包层组成。本文通过ANSYS仿真和微距测量试验，得到压电陶瓷的工作模态。通过讨论光学薄膜在边缘激励下的振动方程得到光学薄膜的工作频率和振动面型。
　　在透镜控制方面，通过改变输入电源频率，实现对液体透面型的控制，并得到液体透镜中心位移、通光孔径、焦距、曲率半径随输入电源频率变化的规律曲线。对于压电透镜阻抗与驱动电源频率的内在联系进行研究。除频率控制，还对液量控制和电压控制方法进行了研究。在实验过程中发现压电透镜自身发热的问题，通过数据分析建立数学模型，求解减少误差的发热补偿系数。
　　对于压电驱动液体变焦透镜功耗和成像性能的研究结果显示，压电驱动液体变焦透镜的能耗很低，具有良好的变焦能力，可在透镜内安装像差补偿装置减小几何像差，在摄像头、医用内窥镜等领域都有广阔的运用前景。以上研究所获得的规律及结果对于超声驱动液体变焦透镜的优化和改进具有重要的理论和应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 问题提出及研究意义

1．2 液体变焦透镜研究现状

1．2．1 电润湿液体透镜

1．2．2 充液液体透镜

1．2．3 变折射率液体透镜

1．2．4声压液体透镜

1．3 课题的提出及研究内容

1．3．1 课题的提出

1．3．2 压电液体透镜方案及实物

1．3．3 课题研究内容

第二章 边缘固定圆盘振动理论分析

2．1 引言

2．2 边界条件和振动方程

2．3 本章小结

第三章 压电陶瓷检测与仿真

3．1 引言

3．2 压电陶瓷检测与仿真

3．2．1 压电陶瓷检测

3．2．2 压电陶瓷振动模态仿真分析

3．3 压电振动模态实验检测

3．4 本章小结

第四章 压电透镜控制理论

4．1 引言

4．2 液体变焦液体选择

4．3 电源频率控制法

4．3．1 电源频率与阻抗的关系

4．3．2 透镜变焦性能检测

4．3．3 液体透镜曲率半径求解

4．4 液量、电压控制法

4．5 本章小结

第五章 透镜功耗及成像实验

5．1 引言

5．2 功率实验结果分析

5．3 成像实验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 后续工作展望

参考文献

致谢

作者简历