多孔径微穿孔板的主动吸声仿真研究

提出一种基于多孔径微穿孔板的主动吸声方法,在微穿孔板的空腔内横向放置可上下移动的隔板。从理论上说明了移动隔板改变声阻抗的可行性,利用数值分析法进一步比较了两种隔板移动方法对3种典型参数多孔径微穿孔板吸声性能的影响。对于15mm背腔的多孔径微穿孔板,在800~1 900Hz频段内平均吸声系数的分析结果达到0.85,表明该主动吸声方法的有效性,同时也为拓宽微穿孔板吸声体的频带提供了新思路。     

微穿孔板结构特性理论对比分析

传统的声电类比法在单层微穿孔板吸声结构中的计算,得到广泛应用,但由于在双层微穿孔板结构中存在较大误差,于是提出用传递矩阵法对微穿孔板吸声结构进行分析。本文对比分析声电类比法与传递矩阵法在微穿孔板结构模型中的应用,从而有效设计微穿孔板吸声结构参数设计的实验方案。     

并联微穿孔板吸声结构研究

分析不同共振频率的微穿孔板吸声结构并联的结构模型,并计算了其组合吸声系数。理论计算结果与采用SYSNOISE软件,根据GB/T 18696对并联的微穿孔板吸声系数进行仿真实验得到的结果及已有实验数据进行对比。结果表明,该文中并联微穿孔板吸声结构的声阻抗率及组合吸声系数的计算方法是可行的。     

微孔分布范围对穿孔板吸声性能的影响

根据渗入工艺加工微穿孔板吸声结构产生的微孔不规则分布的特点,研究了微孔不同分布范围的穿孔板的吸声特性。研究发现,随着微孔分布范围的逐渐缩小,穿孔板的共振频率逐渐向低频方向移动。随着穿孔分布范围的变化,微穿孔板的表面法向声阻变化不大,表面法向声抗相对较大。利用穿孔板理论对微孔不同分布范围的穿孔板的吸声特性进行模拟,发现穿孔板理论仅适用于微孔分布范围较大的穿孔板。通过分析穿孔板阻抗的作用,使其在微孔分布范围较小的情况下,也能模拟穿孔板的吸声性能。     

柔性微穿孔板吸声体声学性能测试与分析

实验探究了高频段(1 500~6 500Hz)柔性微穿孔板吸声体的吸声特性,由于聚氯乙烯(PVC)薄膜具有柔韧性好,黏性不高,易通孔,成本低等特点,因此,该文以PVC为基材,利用阻抗管测试穿孔率分别为2.181%、3.407%、5.436%、7.666%的柔性微穿孔板吸声体的声学性能,并与马氏理论的计算值进行对比。实验结果表明,由于板的振动效应使柔性微穿孔板吸声体的共振峰向低频偏移,且在低频范围内吸声性能提高,高频范围内吸声性能无明显减弱。因此,拓宽了整体的吸声频带宽度,在1 500Hz时,吸声系数可提高约33.9%。     

结构参数对微穿孔板结构声学特性的影响研究

微穿孔板结构声学特性与结构参数密切相关,该文讨论了这些结构参数对吸声性能的影响.采用传递矩阵法计算微穿孔板结构的声学特性,在验证理论计算结果可靠的基础上,研究结构参数(如穿孔率、微孔直径、板厚和空腔距离)对微穿孔板结构吸声性能的影响规律.结果表明,穿孔直径、板厚和穿孔率主要影响吸声结构的共振吸声峰值,空腔厚度主要影响共振基频;共振吸声峰值随穿孔率、微孔直径和空腔厚度增加而降低,随板厚增加而增大.增加穿孔率,共振基频向低频移动;而增加微孔直径、板厚和空腔厚度,共振基频向高频移动;吸声频带宽度随穿孔率增大而增加,随微孔直径、板厚和空腔厚度增加而变窄.     

加工误差分布规律对微穿孔板吸声性能的影响

为了研究加工误差对微穿孔板吸声性能的影响,该文以微穿孔板理论和电声等效电路原理为基础,建立了考虑加工误差时,微穿孔板吸声的理论模型,数值分析了微孔尺寸成正态分布和平均分布两种形式时,微穿孔板吸声性能的变化情况。研究发现,当存在加工误差时,微穿孔板的吸声峰和吸声带宽都略有减小。     

多层微穿孔板的优化设计

影响微穿孔板吸声系数的结构参数很多,设计计算复杂,尤其是对多层微穿孔板复合结构的计算.针对3层及4层微穿孔板复合结构的吸声系数进行了计算,应用遗传算法对其结构参数进行了优化,在常用噪声频率范围内获得了非常饱满的吸声系数曲线,与双层微穿孔板复合结构相比,在吸声系数和吸声频带上都有了很显著的提高.     

穿孔机械阻抗板的吸声特性研究

为提高低频吸声性能,在机械阻抗板(MIP)上穿少量微孔形成穿孔机械阻抗板(MIPMP)吸声结构。对MIPMP结构吸声性能进行初步研究,建立计算模型,用驻波管测量吸声系数。结果表明,MIPMP结构的吸声为机械阻抗和微穿孔的共同作用。吸声曲线出现两个吸声峰:一个在200~300 Hz,由机械阻抗引起,吸声系数可达0.95;一个出现在300~600Hz,由微穿孔引起。计算模型与实验结果所示趋势一致:随穿孔率的增大,机械阻抗单元吸声峰值先增大后减小,向高频移动,微穿孔单元吸声峰值逐渐减小,带宽增大,向高频移动;随背腔的增厚,机械阻抗单元吸声峰值变大,频率基本不变,微穿孔单元吸声峰值略减小,向低频移动。MIPMP与微穿孔板(MPP)构成的复合吸声结构在200~1 600Hz有好的吸声性能。     

基于AML的微穿孔板吸声体的声学软件开发

采用AML语言开发了一套微穿孔板吸声体的声学软件。该软件初始参数选择灵活,分析结果直观明了,为用户提供操作简单的界面,从而进一步提高微穿孔板设计效率和准确性,并对工程应用有一定的帮助。     

微电子机械器件压膜空气阻尼的一般化雷诺方程

推导建立了一个用于微电子机械(MEMS)器件压膜空气阻尼的一般化微分方程.该方程很好地解决了分析有限尺寸孔板的边界和孔板的厚度对压膜阻尼的影响的困难.结合边界条件求解该方程可以得到各种压膜阻尼结构中的阻尼压强分布和阻尼力.以长条板为例得到了有限宽度和有限厚度孔板压膜阻尼的压强分布和阻尼力的解析解,在非孔板的条件下该解退化为一般传统雷诺方程的解,而在无限大薄孔板的极端条件下,该解也与传统雷诺方程在此条件下的解相一致,进一步证明了该方程的正确性.因此,该一般化的雷诺方程为MEMS器件的压膜阻尼设计提供了有效的手段.     

微电子机械器件压膜空气阻尼的一般化雷诺方程

推导建立了一个用于微电子机械(MEMS)器件压膜空气阻尼的一般化微分方程.该方程很好地解决了分析有限尺寸孔板的边界和孔板的厚度对压膜阻尼的影响的困难.结合边界条件求解该方程可以得到各种压膜阻尼结构中的阻尼压强分布和阻尼力.以长条板为例得到了有限宽度和有限厚度孔板压膜阻尼的压强分布和阻尼力的解析解,在非孔板的条件下该解退化为一般传统雷诺方程的解,而在无限大薄孔板的极端条件下,该解也与传统雷诺方程在此条件下的解相一致,进一步证明了该方程的正确性.因此,该一般化的雷诺方程为MEMS器件的压膜阻尼设计提供了有效的手段.     

光阑限制飞秒高斯激光光束对微孔加工的影响

基于飞秒微孔加工平台,开展了激光加工光路中光阑尺寸对激光微孔加工孔壁质量影响的实验研究,并采用软件仿真和实验结合的方法研究不同光阑限制高斯光束造成的能量波动情况和对实际加工效果的影响。仿真结果表明在光阑光束比小于1.6的情况下高斯光束截面能量分布开始受到影响,高斯光束截面出现能量波动现象。并对不同光阑光束比情况下微孔加工进行实验,实验结果表明:在光阑光束比小于1.6情况下高斯光束截面能量分布发生调制,但是能量波动起初对实际加工影响较小。随着光阑光束比的下降微孔加工孔壁粗糙度增加,当光阑光束比小于0.9时孔壁出现凹槽,孔壁不再光滑,当光阑光束比小于0.7时会严重影响激光加工效率且孔壁质量进一步恶化。     

二维周期开孔阻尼薄板的声辐射特性研究

该文考虑了阻尼材料的频变特性,运用模态应变能法计算出了结构模态损耗因子,并通过有限元和边界元的数值算法计算辐射声功率,分析了敷设周期性开孔阻尼薄板结构的声辐射特性。数值计算结果表明,在中低频频段内,敷设周期开孔阻尼与全敷阻尼对抑制薄板声辐射的差别较小,且在某些频段内开孔阻尼抑制薄板声辐射的效果略优;证明了周期性开孔阻尼对抑制薄板声辐射存在最优的开孔率和开孔形状;优化了阻尼材料尺寸,减少了阻尼材料的使用。     

金属孔阵Ku波段透波增强特性研究

用高稳定的辛时域有限差分算法(SFDTD)对金属周期孔阵在Ku波段的透波增强特性进行了研究.数值计算了金属板厚度、孔的大小、孔中填充不同折射率的介质和孔阵的周期等物理参数对孔阵透射系数的影响.得出的研究结果表明:金属周期孔阵在Ku波段的透射系数随孔的增大而增大,随孔阵周期的增大而减小,填充高折射率的介质有利于其透射.     

影响挠性板黑孔化工艺效果的因素探究

黑孔化效果的好坏直接决定导通孔镀层的电气连接性能,对挠性板的孔型、孔径大小、板材厚度等影响因素进行了研究,并通过电镀后的热应力试验进行表征,探讨了影响印制板黑孔化工艺效果的外在因素。结果表明：在钻孔后形成无钻屑、均匀的孔型有利于黑孔化工艺;在不同粘结层厚度的情况下,得出粘结层较薄的刚挠结合板的黑孔化效果较好,而粘结层较厚的刚挠结合板黑孔化效果表现为大孔径效果要优于小孔径。通过电镀后的孔铜厚度变化,揭示了黑孔液的导电性与电镀药液交换速率的相互作用机理。     

Fundamental Limitations on Miniaturization of Shape-Memory Micromechanical Devices. Thermoelastic Martensite Transformation on Micro-, Nano-, and Mesoscales

TEM measurements are used to experimentally study thermoelastic martensite transformation in Ti₂NiCu tapered plates. The martensite phase is observed at room temperature in the Ti₂NiCu alloy when the plate thickness decreases to, at least, 80 nm, and the austenite phase is observed at smaller thicknesses. It is shown that the temperature of thermoelastic martensite transition in the Ti₂NiCu alloy decreases with a decrease in the thickness of the plate, the transition is blocked at a thickness of less than 20 nm, and a hysteresis dependence is observed. Possible physical and technological reasons for blocking of the martensite phase transition on nanoscale and fundamental limitations on the sizes of micromechanical devices based on the shape-memory Ti₂NiCu alloy are considered.     

内置介质板开孔腔体电磁屏蔽效能拓扑模型

文中针对现有内置介质板腔体屏蔽效能拓扑模型中介质板等效导纳模型的局限性,考虑介质板高度、厚度与位置对介质板等效导纳模型的影响,建立内置介质板腔体屏蔽效能(BLT)方程拓扑模型。将传输线法、BLT方程拓扑模型与仿真结果进行对比,验证BLT方程拓扑模型的准确性和有效性。以300 mm×300 mm×120 mm开孔腔体为研究对象,分别探究其在3种不同谐振主模式下,介质板高度、厚度和位置对腔体屏蔽效能的影响。结果表明,改变介质板高度,腔体的谐振主模式不变,仅影响腔体屏蔽效能大小;腔体内部安装介质板可增强腔体屏蔽能力,但是介质板厚度过大,在一定范围内会削弱腔体屏蔽能力;距腔体孔阵0 mm～58 mm处安装介质板会削弱腔体屏蔽能力,距腔体孔阵100 mm～150 mm处安装介质板会增强腔体屏蔽能力。该结论可为机箱电磁屏蔽设计提供有效参考。     

PCB板级电路中高效散热结构的优化设计

印制电路板(PCB)厚度方向的导热系数比平面方向的导热系数小得多,为了改善板厚度方向的导热性能,提出了一种改进的自然对流冷却散热方式。首先,通过在PCB板中设计热过孔并在其背面安装散热器,应用热分析软件Icepak对散热模型进行仿真,优化设计散热器翅片的厚度和数目对功率器件温度分布的影响;然后,根据优化后的结果,选定最佳修正尺寸,制作测试结构;最后,采用热电偶法对其进行实验测试,结果表明此散热结构可有效降低器件的温度。