[发明专利]一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪及其工作方式

权利要求书

1.一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，包括头部壳体（1）、压电换能器（4）和尾巴（5）；

所述头部壳体（1）为球形结构，其内设有空腔，其外壁上设有和所述空腔相通用于安装尾巴（5）的通孔；

所述尾巴（5）为连续变截面结构，其较粗的一端设置在头部壳体（1）的空腔内，较细的一端通过所述通孔伸出头部壳体（1），较粗的一端无法穿过所述通孔，且较粗的一端设有螺纹盲孔；

所述头部壳体（1）空腔的左边内壁上和右边内壁上分别设有用于固定所述压电换能器（4）的支架；

所述压电换能器（4）包含第一金属块（4.1）、弯振压电陶瓷组件（4.2）、固定片（4.3）、纵振压电陶瓷组件（4.4）、第二金属块（4.5）和螺栓（4.6）；所述第一金属块（4.1）、弯振压电陶瓷组件（4.2）、固定片（4.3）、纵振压电陶瓷组件（4.4）、第二金属块（4.5）上均设有所述螺栓穿过的孔；所述螺栓（4.6）依次穿过所述第一金属块（4.1）、弯振压电陶瓷组件（4.2）、固定片（4.3）、纵振压电陶瓷组件（4.4）、第二金属块（4.5）后和所述尾巴（5）上的螺纹盲孔螺纹连接；所述固定片的上端和下端分别和所述头部壳体（1）空腔中的两个支架固定连接；

所述弯振压电陶瓷组件（4.2）用于产生弯振沿着尾巴（5）传播；

所述纵振压电陶瓷组件（4.4）用于产生纵振沿着尾巴（5）传播。

2.根据权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，所述尾巴（5）在与所述通孔接触处的内侧设有弧形台阶，用于保证所述尾巴（5）在受力时不脱离上述头部壳体（1）。

3.根据权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，所述头部壳体（1）采用金属或玻璃钢制成。

4.根据权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，所述尾巴（5）呈扁平状。

5.根据权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，所述弯振压电陶瓷组件（4.2）包含两片弯振陶瓷片和一片电极片，所述两片弯振陶瓷片将电极片夹在中间，每片弯振压电陶瓷片均有左右两个极化方向相反的极化分区，且两片弯振陶瓷片在同一端的极化分区的极化方向相反。

6.根据权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪，其特征在于，所述纵振压电陶瓷组件（4.4）包含两片纵振陶瓷片和一片电极片，所述两片纵振陶瓷片将电极片夹在中间，两片纵振陶瓷片均为单一极化分区，极化方向分别垂直于所述电极片向外。

7.基于权利要求1所述的夹心式压电驱动仿生蝌蚪的工作方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

采用有π/2相位差的两组电信号分别激励两组压电陶瓷组件，使换能器分别产生纵振和弯振；

纵振和弯振耦合成行波并沿着尾巴传播，因为水对尾巴振动的阻尼作用，大大减弱了尾巴末端的行波反射避免驻波的产生，从而模拟出蝌蚪游动时尾巴波动运动；

通过改变电压大小改变游动速度，改变弯振压电陶瓷组件的电信号形式实现转向。