多模态下压电振动能量收集器的等效电路仿真

结合有限元分析法和电子电路分析法建立了多模态下压电振动能量收集器与交流-直流（AC-DC）非线性负载电路相连接的等效电路仿真模型。利用有限元分析软件ANSYS确定了压电能量收集器的等效电路参数,根据这些等效电路参数,在PSPICE软件中建立了非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的等效电路仿真模型,并实现了其输出电压和功率的快速仿真。仿真结果表明,等效电路仿真模型可得非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的输出电压和功率,而这是单独使用ANSYS软件完全不能解决的。这为多模态下压电振动能量收集器的电能预测提供了一种简便而有效的分析方法,更为解决任意复杂非线性负载电路条件下压电振动能量收集器的输出电能预测打下了基础。     

声表面波器件PSPICE仿真研究

声表面波(SAW)器件难以直接采用PSPICE仿真,对设计包含SAW器件的电子系统带来障碍,该文研究了应用PSPICE仿真SAW器件的原理,它将叉指换能器1个周期段等效电路的复阻抗采用LC串并联网络等效,应用阻抗理论推导LC串并联网络各L、C值,将各周期段等效电路声学端级联、电端并联,结合输入和输出叉指换能器电端外围连接特性,同时考虑压电基片自由表面SAW损耗小特点导出了自行研制的Y型SAW器件的宏等效电路模型,并给出了PSPICE仿真电路描述语句,该器件幅度特性仿真结果与实测结果基本相近。     

压电超声无线能量传输通道阻抗特性研究

基于压电晶体沿厚度方向振动的数学模型,用等效电路法分析得到表面镀银的某型压电超声换能器的谐振频率和反谐振频率,与实测结果相符。在考虑耦合层影响条件下,建立了由外部压电换能器-金属壁-内部压电换能器所构成超声无线能量传输通道的等效电路模型,并仿真得到了通道的阻抗特性,与高精度阻抗分析仪实际测得的阻抗进行比较,验证了所建模型的准确性。     

叉指换能器新的等效电路模型及其PSPICE仿真

声表面波器件PSPICE仿真是包含声表面波器件电子系统设计的难点,文章提出了适于PSPICE仿真的叉指换能器新等效电路模型,它应用LC网络等效Mason等效电路模型的复阻抗,由Y导纳矩阵推导计算声表面波器件的二阶效应频率特性,根据电路理论综合出与Y矩阵得到的声表面波器件二阶特性相同的等效电路,并与主信号叉指换能器等效电路模型叠加,PSPICE仿真结果与实验结果在中心频率处插入损耗和带宽相符.     

耦合型漏泄同轴电缆传输和耦合特性研究

针对泄漏同轴电缆作为分布式传感器应用于物联网和智能家居的室内安防入侵检测时，运用全波仿真软件HFSS不能有效仿真长距离的耦合漏缆的问题，提出了一种等效电路模型.利用参数提取软件，先提取单个开槽的缝隙单元的等效电路模型，然后借助于传输线理论，利用四个传输矩阵级联得到整段漏泄同轴电缆的传输矩阵.并考虑两根漏缆缝隙间相互耦合，提出了表征耦合特性的等效电路模型.将等效电路模型利用商用软件高级设计系统（advanced design system，ADS）进行电路搭建与仿真.仿真结果表明，本文提出的两根漏缆的等效电路模型与全波仿真结果非常符合，可以快速地仿真长距离的耦合漏缆结构，并大大节约了仿真时间.     

基于COMSOL Multiphysics压电铌酸锂晶片仿真

压电换能器是声光可调谐滤波器(AOTF)的基础元件,而换能器的核心部件是压电铌酸锂晶片,其性能直接影响AOTF的性能。该文利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对压电铌酸锂晶片进行有限元仿真分析,基于COMSOL Multiphysics的压电模块,对超声换能器的压电铌酸锂晶片进行了瞬态分析。通过瞬态分析得到了压电铌酸锂晶片随时间变化的位移图。     

CMOS MOCCII高频非理想特性研究

本文用高频小信号等效电路对MOCCII电路进行了分析,提出了vx/vy的双二次模型理论.采用最小二乘法中的最速下降法根据MOCCII的PSPICE仿真曲线对该模型进行最小二乘曲线拟合,得出双二次模型各参数.拟合后曲线与PSPICE仿真曲线在取样点误差的方均根值为10-7数量级:同时对Iz/Ix的单极点模型和Iz-/Ix的双极点模型均进行了最小二乘曲线拟合,得出了模型参数,拟合后曲线与PSPICE仿真曲线在取样点误差的方均根根值为10-5数量级.这些MOCCII(CCII)高频模型在高频滤波器等电路的设计中具有重要的意义.     

金属梁结构表面微损伤的谱有限元分析

针对智能压电晶片梁结构,采用谱有限元方法,基于力电理论建立压电晶片/结构耦合系统的机电阻抗损伤评价的谱元数值模型。模型中假设采用Timoshenko梁理论,压电晶片采用Euler-Bernoulli梁理论和一维压电双向耦合理论。利用哈密顿原理得到时域中控制方程和边界条件,经FFT变换建立谱元模型,进而利用谱有限元法分析了导波的频率响应特性、导纳特性以及损伤对导纳响应的影响,数值结果与有限元结果取得较好的一致。谱有限元力电耦合模型为深入理解实际检测信号进行损伤检测和评估提供了分析依据。     

静电感应晶闸管静态特性的仿真模拟

引入了一种SITH仿真模型.结合实验数据,利用PSPICE模拟软件,从等效电路的角度对静电感应晶闸管(SITH)进行了正向导通,类三极管正向阻断、负阻转折特性的仿真模拟.     

一种X型宽带复合左右手传输线的设计与分析

为了实现宽带复合左右手传输线,提出并设计了一种反对称X型周期性左右手传输线结构.建立了结构的集总参数等效电路模型,并通过提取等效电路的元件值和S参数仿真,验证了传输线结构的谐振特性.采用参数反演算法对传输线结构的本构参数进行了提取和分析,证实了该结构具有1.6GHz的带宽,其中在10.08~10.9GHz呈现左手特性,在9.3~10.08GHz呈现右手特性,属于宽带左右手传输线结构.最后,应用印刷电路板技术制作了X型复合左右手传输线,并利用平板波导系统对其S参数进行了测试,实验测试结果和仿真结果吻合较好,证明了所设计的左右手传输线结构的有效性.为宽带左右手传输线结构的设计和分析提供了一种手段.     

基于超声波的无线电能传输的研究

近年来,国内外对无线电能传输进行了广泛的研究,该文旨在研究应用超声波实现空气中无线电能传输的可行性.该文通过机电等效和类比的方法,得到了超声波电能传输的等效电路,设计了与空气声阻抗相匹配的纵-弯复合模式超声波换能器,并通过Ansys软件对换能器进行了谐响应分析,得到了电学参数和谐振频率;最后通过超声波电能传输实验平台的搭建,得到了接收换能器的输出电压和距离的关系,证明了可以通过超声波进行无线电能传输.     

功率超声压电换能器阻抗匹配电路参数化设计

针对功率超声压电换能器,因工作环境变化和负载差异而导致匹配失调,及因匹配参数计算复杂而导致设计效率低、易出错的问题,在分析传统LC匹配电路的基础上设计了一种增加可调元件进行匹配失调补偿的改进型LC匹配电路,提出了一种功率超声压电换能器阻抗匹配电路的参数化设计方法,开发了相应的参数化设计软件,通过实验验证表明,该设计方法和软件为功率超声压电换能器匹配电路的设计提供了一种方便、实用、快捷、可靠的手段。     

基于FPGA+ARM的压电换能器阻抗测量系统设计

该文研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和ARM的压电换能器阻抗测量仪,介绍了矢量伏安法的阻抗测量方法,从压电换能器的等效电路出发,分析了换能器阻抗测量方法。设计了基于FPGA的直接数字式频率合成(DDS)信号发生电路,阻抗测量前端和相敏检波电路。通过ARM系统实现了换能器等效参数计算和导纳圆显示。实验表明,该装置结构简单,测量精度可靠,满足工程应用。     

MEMS压电超声换能器二维阵列的制备方法

针对超声换能器阵列中阵元密度难以提升和工艺重复性差等问题,提出了一种基于硅-硅键合技术的MEMS压电超声换能器二维阵列的制备方法,并采用该方法制备了阵元间距小至150μm的密排二维换能器阵列。阵列中每个声学单元均为由上电极、压电材料(PZT)层、下电极和支撑层组成的多层膜结构,并通过其弯曲振动模式实现超声波的发射和接收。制备样品的测试结果表明,采用该方法制作MEMS压电超声换能器阵列,具有阵元间距小、工艺流程可靠、成品率高、一致性好、工作频率(2.45MHz)与设计值(2.5MHz)的吻合度高等优点,适用于医学成像等高频超声成像系统。     

超声骨科换能器等效电路模型研究

在超声骨科换能器等效电路模型中,各类损耗和被切割组织负载是影响模型准确性的主要因素。在考虑压电材料的介电损耗、机械损耗及其他部分机械损耗下,建立了空载等效电路模型。实验证明,此模型能更准确地预测换能器的空载特性。建立了组织负载模型以及与负载相关的机械损耗模型,通过组织切割实验,验证了该等效电路模型能很好地描述骨科超声换能器有负载情况下的特性。     

异型声表面波器件PSPICE仿真

提出了采用PSPICE仿真声表面波器件的方法,它将叉指换能器一个周期段Mason等效电路复阻抗采用LC串并联网络等效,并以子电路形式由叉指换能器等效电路调用,两换能器间声传播路径采用等延迟时间的无损耗传输线等效,同时考虑外电路影响,仿真得到的异型声表面波器件的幅度特性与实测结果基本相符。     

输电线路智能地线管控系统的研制与应用

为了提高输电线路智能地线管控能力,构建输电线路智能地线管控系统,提出基于虚拟同步控制的输电线路智能地线管控系统,建立了矢量控制下输电线路智能地线管控等效电路模型。采用T型等效电路分析的方法进行输电线路智能地线管控的系统稳定性特征分析,求得输电线路智能地线管控的优化参数结构模型。基于虚拟同步控制方法,进行输电线路智能地线子侧变流器的控制结构优化,采用最大功率跟踪的方法进行智能地线管控系统的控制指令加载,实现输电线路电压定向管控,构建优化的输电线路智能地线管控系统。仿真结果表明,采用该方法进行输电线路智能地线管控的智能性较好,稳定控制能力较强,提高了输电线路智能地线管控的无功环比例积分控制能力。     

压电超声换能器的阻抗匹配分析

介绍了压电超声换能器在串、并联谐振时的等效电路,并对换能器工作在两种谐振频率时的实时跟踪和工作性能进行了详细分析,通过对换能器的外部LC串联匹配分析和相应的阻抗匹配变换,提出了压电超声换能器在并联谐振角频率附近,具有很好的功率自动调节性能。