超磁致伸缩换能器的磁场和温度场分析及其结构设计

本文针对超磁致伸缩换能器磁路设计进行分析,包括驱动器磁路设计、磁路分析与设计、偏置磁场设计、激励线圈设置、超磁致伸缩棒的处理等,结合超磁致伸缩换能器发热分析,通过研究换能器磁场有限元、伸缩棒磁场有限元、伸缩换能器温度场有限元、样机与测试、测试结果分析等内容,目的在于提高超磁致伸缩换能器运行的稳定性,提升系统运行的可靠性。     

圆环型稀土超磁致伸缩超声频换能器

用有限元数值方法计算并研制了稀土超磁致伸缩圆环型超声频换能器。研究表明,可用既导磁又导电的稀土超磁致伸缩材料研制大功率换能器;在换能器的激励线圈外面,加上高导磁率闭合圆桶,有利于换能器耦合系数的提高;与频率为25.9 kHz的压电陶瓷换能器相比,尺寸减小了1/3。实验测试与理论计算基本相符。     

温度对磁致伸缩换能器动态输出特性的影响

超磁致伸缩材料(GMM)的能量密度高,导热性相对较好,但是对外界温度比较敏感,故其性能受温度的影响较大。该文采用数值分析软件COMSOL Multiphysics,研究了温度对超磁致伸缩换能器动态输出特性的影响。结果表明,在相同加载时间下,随着温度升高,换能器输出位移的振幅和余震降低,输出频率集中在7.5kHz;在室温(20℃)下,随加载时间的缩短,振幅先增后减,余震显著增强,输出频率有小范围增大;考虑温度对杨氏模量的影响时,随温度升高,输出位移的振幅明显降低,余震有微小的降低,输出频率主要集中在10kHz内。     

一种超磁致伸缩换能器驱动电源的设计与实现

设计并实现了一种高效率的稀土超磁致伸缩换能器驱动电源,使换能器和功放的阻抗匹配得到改善。利用开关管的导通与否控制脉冲信号,从而达到驱动换能器的目的。本电源主要配合稀土换能器应用于桥梁和大体积混凝土的超声无损检测领域。数次实际检测效果表明:该电源可以迅速、有效、稳定地驱动稀土超磁致伸缩换能器。     

多谐振纵向振动声换能器研究

声换能器的工作频带越宽,其所能发射和获取的信息量就越大。将目前热点研究的纵向振动换能器结构形式和换能器新型有源材料稀土超磁致伸缩材料加以结合,提出一种多谐振稀土纵向振动声换能器,通过理论分析,并应用ANSYS有限元软件仿真计算,实现换能器的小尺寸化,达到大功率超宽带发射的工作性能。     

采用硅钢片导磁框的高速磁致伸缩致动器

高频涡流损耗限制了磁致伸缩致动器的输出速度。该文提出了一种采用硅钢片导磁框的高速磁致伸缩致动器。与整块硅钢结构的导磁框相比,分区绝缘的硅钢片可降低等效电导率,减小导磁元件中的涡流。该设计提高了磁致伸缩棒中的磁场强度,使致动器在高频磁场激励下也能输出较大振幅。在有效值为35 A@2 kHz的正弦波励磁电流下,采用叠片结构导磁框的磁致伸缩致动器输出振幅11.1 μm@4 kHz的振动,比采用整体结构导磁框的致动器输出速度提升了44.2%。这说明将磁路元件分区绝缘有利于提升磁致伸缩致动器的输出速度。     

超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用

超磁致伸缩材料(简称GMM)是制作低频换能器的理想功能材料。介绍了GMM的磁致伸缩机理及其本身特性;与传统磁致伸缩材料以及当前广泛应用在骨传导听觉装置上的电磁和压电材料进行了分析比较;综述了GMM在骨传导听觉装置上的应用现状;重点介绍了骨传导发音振子的设计构想,并且对超磁致伸缩式骨传导听觉装置在军事通信上的应用进行了展望。     

超磁致伸缩微移动机器人

日本名古屋大学教授福田敏男和新井史人等开展了超磁致伸缩元件的研究工作,他们利用稀土类磁性材料的磁致伸缩特性,在室温下获得形变量大10~(-3)量级的结果.如果改变磁场,磁体就会产生形变的磁性材料称之为磁致伸缩材料,虽然磁致伸缩元件形变位移量很小,但是,由于外部的交流产生磁场变化,因此可用非接触方式使元件产生形变位移动,具有不用导线来作驱动的工作特点,磁致伸缩效应较大的超磁致伸缩元件产生形变位移,过去开发试制若干管内移动机器人可用于管内检查、修理工作,但是,为了使致动器驱动,电源供电缆处理成为问题,而超磁致伸缩驱动器不需要电缆,其形状适宜可做     

超磁致伸缩材料及其应用

介绍了超磁致伸缩材料具有高磁致伸缩应变λ，能量转换效率高、工作频带宽、频率特性好；稳定性好、可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无过热失效等特点；开发出的TbxDyt（1-x）Fe，合金，在较低的外磁场下就能达到超磁致伸缩效果，并对TbFez，DyFe2，Tb0.3Dy0.7Fe2（Terfenol-D）做了特性对比；超磁致伸缩材料在声频和超声技术方面广阔的应用前景，超磁致伸缩材料的应用及研究对发展声纳技术、水声对抗技术、海洋开发与探测技术将起到关键性作用。     

辐射头对磁致伸缩换能器输出特性的影响

辐射头作为磁致伸缩换能器的最终输出部分,对其输出特性有显著影响。该文在换能器工作机理及压磁 压电比拟法的基础上,借助ANSYS工程应用软件,分析辐射头对换能器输出特性的影响。模拟结果表明,不同形状的辐射头中,长方体辐射头换能器的基振频率最低,动态位移最大;不同材料的辐射头中,45#钢辐射头的基振频率最低,动态位移最大;在非共振低频激励条件下,换能器的输出为同频正弦周期信号;在共振条件下,换能器位移变化不再是正弦波形,但其输出的瞬时位移有明显提高,能达到25 μm。     

基于脉冲耦合的超宽带高功率电脉冲源

以固态半导体器件为基础,基于超快电子学中的晶体管雪崩导通理论,利用脉冲耦合原理,在时域上将多路高压皮秒脉冲耦合输出,获得了超宽带高功率脉冲。通过四路脉冲耦合实验验证了该设计思路的可行性,提高了输出脉冲功率。实验中,单路高压皮秒脉冲的幅度为1.33kV,宽度为770ps,峰值抖动≤1%,脉宽抖动≤1%,四路脉冲耦合后,输出脉冲幅度为2.66 kV,宽度为875 ps,峰值抖动≤1%,脉宽抖动≤1%。该方法可以推广至多路脉冲耦合,获得更高的功率。     

复合脉冲深度激光打孔的实验研究

为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。     

基于VQ的病症脉象识别系统的实现

结合传统中医理论和现代信号处理技术以脉象信号的LPC系数、LPC倒谱系数和MEL频率倒谱参数作为识别的特征矢量,运用VQ模型对胃癌、肺癌、乳腺癌等病症患者的脉象信号进行建模以及识别的研究.此研究为病症脉象识别和辅助诊断疾病提供了一种有效的方法.     

基于m序列信号的多普勒补偿方法

二相码信号广泛地应用于雷达系统,文中针对其对多普勒频率敏感的问题提出了一种补偿算法。该算法利用相邻回波的多普勒频率基本相等的特性对回波进行对消;其编码信号是伪随机序列,非常适合低截获概率特性的需求;该算法只集中在信号处理,在典型的全波形雷达上实现非常简单,理论上能对任意个数的动目标和任意高的多普勒频率进行精确补偿。     

光纤脉冲压缩技术及其进展

本文系统地综述了基于单模光纤的脉冲压缩方法、原理及其进展，介绍了我们最近的研究结果，讨论了实现高效率脉冲压缩的途径。     

基于光脉冲源的标准脉冲法的宽带取样示波器校准技术研究

本文构建了基于光脉冲源的示波器校准系统,用标准脉冲法实现了对宽带取样示波器Agilent 86100C的70GHz取样模块86118A的校准.在校准实现过程中,首次综合研究了三种时基误差对校准结果的影响,并采用互相关算法去除时基漂移,最小二乘法修正时基失真,利用反卷积去除时基抖动.实验结果表明,本文方法实现了对70GHz宽带取样示波器的校准,有效地去除了时基误差,满足校准精度的要求.     

基于改进Nyquist脉冲成形的降低PAPR方法

OFDM（正交频分复用）信号的主要缺点之一是存在较高的峰均功率比（PAPR）,阻碍了OFDM技术的实际应用。在分析脉冲成形（PS）技术降低PAPR的原理基础上,提出一种改进的Nyqu ist脉冲成形降低PAPR方法。该方法引入子载波波形间的相关性,即采用有效的Nyqu ist成形脉冲集合对各子载波进行脉冲成形。实验结果表明,该方法能增强各子载波间的相关性,显著地降低了PAPR值,而且算法实现简单。     

展宽器中非对称光谱剪切对输出脉冲对比度的影响

在展宽器中,光谱的剪切情况非常重要,它直接影响输出脉冲的质量.以Offner展宽器为例,参照以往建立的光线追迹模型,建立了分析展宽器中光谱剪切的模型.发现当展宽器的参数确定好后,光栅放置的位置对激光脉冲光谱剪切有非常重要的影响.当光栅相对于光轴中心对称放置时,展宽器容许通过的光谱相对于激光中心波长将是非对称分布的,即此时在展宽器中发生的光谱剪切为非对称光谱剪切,在神光II第9路拍瓦激光装置中,这种非对称光谱剪切将使输出脉冲对比度下降一个数量级.为了使展宽器中通过的光谱相对于激光中心波长对称分布,需要将光栅相对于光轴非中心对称放置.     

基于光子晶体光纤的光脉冲压缩研究

脉冲压缩是近年来光子晶体光纤中一个新的应用领域,在光通信系统中,利用具有高非线性系数和较大负色散值的光子晶体光纤进行脉冲压缩,将降低传输时间,提高传输速率。本文从非线性薛定谔方程组入手,深入探讨光子晶体光纤特性对脉冲压缩的影响,并运用皮秒脉冲在光子晶体光纤中的传输情况,结合示意图,进行光子晶体光纤中啁啾皮秒脉冲压缩的研究,分析压缩因子、品质因子、脉冲峰值功率等因素对提高脉冲压缩质量的影响。     

基于色散渐减光纤的光脉冲压缩技术及其进展

综述了基于色散渐减光纤的绝热孤子压缩、高阶孤子压缩和非线性光纤环镜的光脉冲压缩的方法、原理及其进展,介绍了作者最近的研究成果,即采用色散渐减光纤构成的马赫--曾德尔干涉仪压缩光脉冲.