压电阻尼器具有滑雪性能

马萨诸塞州剑桥 -在所谓的“智能结构”技术的第一个商业应用中，位于华盛顿州Vashon岛的K2公司的K2 Four滑雪板采用了剑桥Active Control eXperts(ACX)公司的压电阻尼模块。 ， 嘛。阻尼器选择性地减少振动以改善边缘控制，从而实现更好的转向和更快的运行。

滑雪的物理学涉及滑雪边缘和雪之间的反应。不均匀的雪面会导致滑雪板振动，减少边缘与冰的接触面积，并降低滑雪者控制转弯力的能力。“Skis需要阻尼，”ACX总裁Kenneth Lazarus说。“已经尝试了很多技术，但压电阻尼器是第一个不引人注意且相对不受温度影响的技术。”

与传统阻尼器不同，ACX器件通过首先将其转换为电能然后使其通过电阻分流器来耗散机械能作为热量。尺寸约为6.62 x 1.66 x 0.07英寸，可提供超过30%的阻尼。是什么让它“聪明”?虽然是纯粹的无源器件(压电材料不是为了抵消振动而驱动)，但其分流电路已经过调整，只能抑制那些对滑雪性能产生不利影响的振动模式。

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K2高山产品开发总监Anthony DeRocco解释说，确定这些模式需要与ACX和波音公司的动态主义者合作进行长时间的研究。例如，只需开发夹具来固定滑雪板以进行振动测试，以便与雪上数据相关联需要花费数月时间。整整一年的时间来优化Four的设计。

然而，压电阻尼器经历了几次迭代，ACX营销总监Adam Bogue说。一次尝试提供了太多阻尼;滑雪测试人员称它没有反应。后来的设计缩减了阻尼并优化了其组件的方向响应。

阻尼器设计相对容易的原因来自对ACX智能结构设计的思考。该公司大约一半的专利涉及该技术的制造工艺，该工艺将脆性压电元件和电子电路集成在一个灵活的封装中。该封装减少了陶瓷压电材料中的裂缝传播，并允许任何表面安装电子元件包含在控制电路中。Bogue说，“这是压电和柔性电路的结合。”

尽管滑雪阻尼器设计是被动的，但它所基于的智能结构技术也可用于传感和施力。为了演示，Bogue将公司的PZT QuickPack(TM)设备之一连接到变频电源。通过设备连接电源以获得弯曲响应，它开始像快速加热和冷却的双金属片一样摆动。这个四英寸长的设备的自由端横跨一端，横跨整个半英寸。QuickPac连接用于拉伸 - 压缩响应并粘合到表面，可产生高达70 lbf的压力。

ACX已经开展了多项计划，将该技术用于主动噪声抑制，传感器，阀门执行器和精密运动控制应用。公司总裁Lazarus解释说，执行器和控制器的共同定位大大简化了系统设计。例如，智能结构噪声抑制系统可能不需要数字信号处理器。“我们攻击源头的振动，而不是它产生的噪音，”他说。

至于该公司与K2的合作，Lazarus表示，他很高兴有机会在易于理解的应用中证明智能结构具有商业可行性。虽然滑雪制造包括其他问题 - 四滑雪包括所谓的“激进”侧切--K2的DeRocco承认ACX阻尼器的重要性。“在198厘米处，它和207英尺长的滑雪板一样稳定，”他说。“这是一种新型的高性能滑雪板。”