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。