李世陽

超聲技術產業化專家 李世陽超聲技術產業化專家 李世陽
上海交通大學副教授、美國賓夕法尼亞州立大學材料研究院訪問學者 。國家自然科學基金“高效低壓驅動的壓電單晶面切模式超聲電機構造機理及多場耦合設計方法研究”項目負責人 ,機械結構力學及控制國家重點實驗室開放課題基金“低壓高效的單晶面切直線超聲微電機的設計最佳化與大功率下的特性研究”項目負責人 。
多年來致力於“超聲電機” 、“超聲微電機” 、”超聲電機控制系統” 等“超聲技術”產業化的科研工作。
個人簡歷
2000年河南科技大學機電一體化專業畢業,2005年鄭州大學電路與系統專業獲碩士學位,2008年上海交通大學測試計量技術及儀器專業獲博士學位,2009年01月至2012年08月在上海交通大學電院儀器科學與工程系任教,2012年08月至2013年08月在美國賓夕法尼亞州立大學材料工程系任訪問學者從事科學研究,2013年08月至今在上海交通大學電院儀器科學與工程系任教 。
主要研究方向
(1)超聲電機設計最佳化及多場耦合分析;
自2005年以來一直從事壓電超聲電機的設計與最佳化、溫度場分析和壓電器件的驅動測試的研究。對有限元建模和分析方法、智慧型最佳化算法、溫度場分析、激勵技術都進行了深入的研究。
先後利用壓電陶瓷、三元系壓電單晶設計了不同模式的超聲電機,首次提出基於三元體系PIN-PMN-PT單晶面切模式的直線型超聲電機,初步研究表明了單晶材料面切模式在超聲電機領域具有潛在的套用價值。首次提出了考慮部分電機參數與溫度相互作用的行波超聲電機溫度評估模型、矩形板超聲電機的溫度場分析方法、提出了基於粒子群算法、遺傳算法和有限元法相結合的超聲電機最佳化設計方法。該方面相關研究成果以第一作者先後在AppliedPhysicsLetters(SCI係數3.84)、SensorsandActuatorsAPhysical(SCI,係數1.941)、Ultrasonic(SCI,係數1.948)、FluctuationandNoiseLetters等國際期刊發表5篇高水平SCI論文。申請和參與申請壓電器件方面的發明專利7件。另外,以其他作者在IEEETrans.Ultrason.Ferroelect,Freq.Contr.等國際期刊發表壓電超聲電機激勵技術方面的SCI文章4篇。
(2)壓電單晶測量和特性表征;
2012年8月至2013年8月美國賓夕法尼亞州州立大學從事訪問學者期間,從事單晶材料的測試和器件設計研究、熟悉並掌握了不同組分和對稱性的單晶(PMN-PT、PIN-PMN-PT、PIN-PMN-PT:Mn)樣品的製備、晶體定向、樣片加工流程和工藝、各種模式特性的測試技術。對不同對稱性的單晶材料的測量方法進行了深入的研究。
針對現有單晶全矩陣參數測量需要5到7個樣片,首次提出了基於超聲法和電信號激勵共振譜(阻抗譜)聯合法,通過單一小樣品分別精確確定了[001]方向極化的PIN-PMN-PT:Mn單晶和[011]方向極化的0.72PMN-0.28PT單晶自洽的全矩陣參數。基於共振超聲譜(RUS)方法對[001]方向極化的0.72PMN-0.28PT單晶物性參數的測量進行了研究,該方面研究成果以第一作者已在AppliedPhysicsLetters(SCI係數3.84)、JournalofAppliedPhysics(SCI係數2.22)等高水平國際期刊上發表2篇高水平SCI論文以及2篇國際會議論文。這些研究解決了常溫下壓電單晶新材料體積小、無法製作多樣片測量的壓電領域測量難題。此外,還參與了[001]和[111]方向極化的PIN-PMN-PT:Mn單晶的特性表征工作,研究成果已發表在JournalofAppliedPhysics。這些研究為壓電領域單晶材料的測試和利用、單晶器件的設計提供了紮實的基礎。
(3)超聲致動套用研究及產業化。
自2005年至今,作為主要科研人員,參與了4項與可植入超聲致動血泵相關的國家自然基金研究項目和2項上海市基金項目,如“可植入搏動式超聲致動血泵關鍵技術基礎研究”國家自然科學基金儀器科學專項等,對人工心臟血泵及所需驅動器都有深入的研究,積累了豐富經驗,並取得了階段性成果,以第一作者發表了2篇人工心臟測控及建模仿真方面的文章,如“人工心臟的測控技術及其研究進展”和“心力衰竭及其在直接心室輔助下的建模仿真研究”。申請和參與申請超聲致動套用的發明專利6件。
主持多項產學研項目,主持設計了多款大功率超音波發生器和高頻醫學換能器驅動電源控制器等裝置,其中超音波發生器已經進入產業化階段。
主要主持的項目、課題,及參與的項目、課題
[1]主持國家自然科學基金"高效低壓驅動的壓電單晶面切模式超聲電機構造機理及多場耦合設計方法研究",項目批准號:51575344
[2]主持機械結構力學及控制國家重點實驗室開放課題基金“低壓高效的單晶面切直線超聲微電機的設計最佳化與大功率下的特性研究”,編號:MCMS-0313G01,2013/01—2014/12
[3]主持上海通用汽車產學研項目“汽車液位感測器抗腐蝕能力研究與提高”,編號:PS21048296。
等近十項國家級科研項目、與企業合作的產學研項目、及橫向課題。
[1]參與完成了863國家高科技項目“多頻驅動多諧振超聲電機",項目批准號:2006AA04Z226,2007.1-2009.12.
[2]參與完成了國家自然科學基金項目"超聲柔性致動壓縮性人工心臟輔助器件基礎研究".項目批准號:30670524.2007.1-2009.12等多項國家自然科學基金項目。
[3]參與完成了上海市浦江人才計畫:超聲致動壓縮性心臟輔助可行性研究.項目批准號:07pj14054.2007.9-2009.9。等多項科研項目。
主要論著
[1]ShiyangLi;WenchuOu;MingYang;ChaoGuo;CunyueLu;JunhuiHu,Temperatureevaluationoftraveling-waveultrasonicmotorconsideringinteractionbetweentemperatureriseandmotorparameters,Ultrasonics,2015,57(3):159-166.(SCI,係數1.948)
[2]ShiyangLi,LimeiZheng,andWenwuCao,Determinationoffullsetmaterialconstantsof[011]cpoled0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3,AppliedPhysicsLetters,2014,105:012901.(SCI,係數3.84)
[3]ShiyangLi,WenhuaJiang,LimeiZheng,andWenwuCao,Aface-shearmodesinglecrystalultrasonicmotor,AppliedPhysicsLetters,2013,102(18):183512:1-3.(SCI,係數3.84)
[4]ShiyangLi,LimeiZheng,WenhuaJiang,RaffiSahul,VenkatramanGopalanandWenwuCao.Characterizationoffullsetmaterialconstantsofpiezoelectricmaterialsbasedonultrasonicmethodandinverseimpedancespectroscopyusingonlyonesample,JournalofAppliedPhysics,114,104505(2013).(SCI,係數2.22)
[5]LiShiyangandYangMing.AnalysisoftheTemperatureFieldDistributionforPiezoelectricPlate-typeUltrasonicMotor.SensorandActuators,2010,164(1-2):107–115.(SCI,係數1.941)
[6]LiShiyangandYangMing.ParticleSwarmOptimizationCombinedwithFiniteElementMethodforDesignofUltrasonicMotors.SensorsandActuatorsA,2008,148(1):285-289.(SCI,係數1.941)
[7]ShiyangLi,MingYang,CuncenLi,andCaiPing.Analysisofheartratefluctuationbasedonwaveletentropy.FluctuationandNoiseLetters,2007,7(2):L135-L142.(SCI,係數0.317)
[8]ShiyangLi,andWenwuCao.CharacterizationoffullsetmaterialconstantsofPIN-PMN-PTsinglecrystalbasedoninverseimpedancespectroscopyusingonlyonesample.2014JointIEEEInternationalSymposiumontheApplicationsofFerroelectricsInternationalWorkshoponAcousticTransductionMaterialsandDevices,StateCollege,PA,USA,MAY13–14,2014.
[9]ShiyangLi,WenhuaJiang,LimeiZheng,andWenwuCao.ResonantUltrasoundSpectroscopyMeasurementofMaterialPropertiesof0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3SingleCrystal.2013InternationalWorkshoponAcousticTransductionMaterialsandDevices,StateCollege,PA,USA,MAY7–9,2013
[10]LiShiyangandYangMing.DesignandOptimizationofaNovelAnnularSectorCurvilinearUltrasonicMotor.2008IEEEInternationalUltrasonicsSymposium,Beijing.(EI).
[11]ShiyangLi,MingYang,CuncenLi,CaiPing.Analysisofheartratevariabilityusingwaveletpacketentropy.RISPInternationalWorkshoponNonlinearCircuitsandSignalProcessing,Shanghai,2007:457-460.
[12]ShiyangLi,MingYang,CuncenLi,andCaiPing.Analysisofheartratevariabilitybasedonsingularvaluedecompositionentropy.JournalofShanghaiUniversity,2008,12(5):433-437.(EI)
[13]WenchuOu,MingYang,FanMeng,ZihaoXu,XiaoqiZhuang,ShiyangLi.Continuoushigh-performancedriveofrotarytraveling-waveultrasonicmotorwithwatercooling.SensorsandActuatorsA,222(2)(2015)220–227.
[14]LimeiZheng,ShiyangLi,ShijingSang,JunjunWang,XiaoqingHuo,RuiWang,ZhongyuanYuan,andWenwuCaoCompletesetofmaterialconstantsofsingledomain(K,Na)(Nb,Ta)O3singlecrystalandtheirorientationdependenceAppliedPhysicsLetters,105,212902(2014)
[15]XiaolongLu,JunhuiHu,SatyanarayanBhuyan,andShiyangLi.Anultrasoniccontact-typepositionrestorationmechanism,ReviewofScientificInstruments,2014,85(12):124901.
[16]LinYe,MingYang,LiangXu,XiaoqiZhuang,ZhaopengDong,andShiyangLi.NonlinearityAnalysisandParametersOptimizationforanInductiveAngleSensor.Sensors2014,14(3),4111-4125
[17]YafeiPang,MingYang,ShiyangLi.Rotationangleanalysesofplateultrasonicmotorunderdual-modecouplingdrive.SensorsandActuatorsA,2012.173:202-209.(SCI,係數1.941)
[18]YafeiPang,MingYang,XuyinChen,WeiHe,ShiyangLi,ChaodongLi.PerformanceEvaluationofDual-frequencyDrivingPlateUltrasonicMotorBasedonanalyticalmodel.IEEETrans.Ultrason.Ferroelect,Freq.Contr.,2011,58(8):1641-1650.(SCI,係數1.462)
[19]CuncenLi,MingYang,ShiyangLi,XuyingChen,WeiHe,ChaodongLi,APiezoceramicPlateTypeUltrasonicMotorUsingDual-frequencyModalSuperpositionExciting,Ferroelectrics,2009,393:1–18.(SCI,係數0.512)
[20]CuncenLi,MingYang,YafeiPang,andShiyangLi.Excitingelectrodeoptimizationofapiezoceramicplatetypeultrasonicmotorbycombingartificialimmunealgorithmandfiniteelementanalysis.EngineeringComputations.2013,30(5):751-768.(SCI,係數1.06)
[21]LimeiZheng,RaffiSahul,ShujunZhang,WenhuaJiang,ShiyangLi,andWenwuCao.Orientationdependenceofpiezoelectricpropertiesandmechanicalqualityfactorsof0.27Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.46Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.27PbTiO3:Mnsinglecrystals,JournalofAppliedPhysics,114,104105(2013).(SCI,係數2.22)
[22]LimeiZheng,JunjunWang,XiaoqingHuo,RuiWang,ShijingSang,ShiyangLi,PengZhengandWenwuCao.Temperaturedependenceofdielectricandelectromechanicalpropertiesof(K,Na)(Nb,Ta)O3singlecrystalandcorrespondingdomainstructureevolution,JournalofAppliedPhysics,116,044105(2014).(SCI,係數2.22)
[23]L.Tang,S.Li,andW.CaoCharacterizationofTemperatureDependenceofFullMatrixMaterialPropertiesUsingResonanceUltrasonicSpectroscopy.2014JointIEEEInternationalSymposiumontheApplicationsofFerroelectricsInternationalWorkshoponAcousticTransductionMaterialsandDevices,StateCollege,PA,USA,MAY13–14,2014.
[24]YangMingandLiShiyang.Performancesimulationofultrasonicmotorsforcompressioncardiacassist.2008IEEEInternationalUltrasonicsSymposium,Beijing.(EI).
[25]劉麗晨,楊明,李世陽,莊曉奇,李奇磊,超聲換能器並聯諧振頻率的複合式跟蹤方法研究,套用聲學,2015,34(1),1-6.
[26]呂子洲,李世陽,董彧,毛向陽,張延松,李書龍,汽車油位感測器磨損模型及磨損壽命的可靠性預測,上海交通大學學報,2014.48(1):59-63.(EI,通訊作者)
[27]董彧,李世陽,呂子洲,毛向陽,張延松,李書龍,汽車油位感測器厚膜電阻的力學性能,材料科學與工程學報,2013,31(4):1-6.(通訊作者)
[28]李世陽,楊明,何巍.一種不對稱激勵直線型駐波超聲電機的研究,壓電與聲光,2009,31(5):658-660.
[29]李世陽,楊明,李存岑,蔡萍.心力衰竭及其在直接心室輔助下的建模仿真研究.上海交通大學學報,2008,42(5):817-821.(EI).
[30]李世陽,楊明,蔡萍.人工心臟的測控技術及其研究進展.北京生物醫學工程,2007,26(2):216-219.
[31]李世陽,禹延光,葉會英,付廣春.一種半導體雷射自混合效應模型參數的測量方法.雷射技術,2005,29(5):519-521.
[32]郭超楊明李世陽,基於溫度反饋的超音波電動機速度控制系統,微特電機,2012,40(5):62-64.
[33]李存岑,楊明,李世陽.人工神經網路在人工心臟研究中的套用.北京生物醫學工程.2008,27(3):324-327.
[34]何巍,楊明,李世陽.一種簡單寬頻帶移相超聲電機驅動系統.微特電機.2009.9:49-51.
[35]劉一,楊明,李世陽.簡易模擬心血管系統的設計與控制.生物醫學工程學雜誌.2010,1:165-169.
[36]李虹磊,楊明,李世陽.用於心室輔助裝置評估的人體循環系統半實物仿真模型.中國醫療器械雜誌.2010,34(1):16-20.
[37]李存岑,楊明,李世陽,超聲電機振子振型激勵技術研究進展,振動與衝擊,2009年第28卷第9期,175-179.
[38]禹延光,李世陽,安亞飛,含參考臂的半導體雷射自混合干涉測距系統研究,河南科學,2004,05:605-607.
獨立,及合作獲得授權發明專利
[1]一種基於壓電單晶面切模式的旋轉超聲電機.(專利公開號:201510272098.0)
[2]一種基於壓電單晶面切模式的柱狀旋轉超聲微電機.(專利公開號:201510272485.4)
[3]單驅動足圓弧形曲線超聲電機.(專利公開號:CN101267169B)
[4]雙驅動足圓弧形曲線超聲電機.(專利公開號:CN101267170B)
[5]柔性致動超音波電機.(專利公開號:CN101345494B)
[6]用於超聲電機的多頻、寬頻、雙路驅動裝置.(專利公開號:CN101282094B)
[7]超聲電機驅動隔膜式搏動血泵(專利公開號:CN101905044B)
[8]氣動直接心室輔助裝置.(專利號:CN100594950)
[9]氣動直接心室輔助控制器.(專利公開號:CN101612422)
[10]人體模擬循環系統.(專利公開號:CN101618239B)
[11]可植入渦旋式搏動型心室輔助血泵.(專利公開號:CN103055363A)
[12]可植入式仿生柔性搏動血泵.(專利公開號:CN102671248B)

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