中红外固体激光器的振动可靠性

基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型，通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台，通过试验与仿真对比，验证了模态仿真模型的可靠性。然后，在模态仿真的基础上，通过谐响应分析，重点研究了激光器光学晶体组件在车载正弦扫频振动下的振动特性，获得了等效应力、总机械应变以及位移与激振频率的关系。最后，分析了影响激光器振动可靠性的关键位置，为改进设计提供了有益的参考。结果表明，2 000 Hz以内，底面固定约束的中红外固体激光器共有4阶固有频率与振型，试验与模态仿真得到的振型描述一致，且固有频率误差小于8%，车载扫频振动条件下, 最大总机械应变和等效应力均出现在扩束器的输入镜边缘，沿光学晶体组件轴向的位移最大，其值约为0.14 mm。     

SOP器件的随机振动可靠性试验和有限元分析

基于有限单元法建立了小外形封装(SOP)器件三维模型,对比分析了随机振动载荷下3种引线结构对器件互连可靠性的影响,并制备试验样件,开展振动步进试验和振动疲劳试验对数值模拟进行了验证。试验和模拟结果均表明,振动载荷下器件互连失效模式一般表现为引线断裂,失效位置集中在引线与封装侧的弯角处;振动疲劳寿命并不直接决定于结构刚度,降低引线的应变水平能够有效地提升耐振能力。数值计算和试验结果吻合,能够准确地反映产品的实际情况。     

基于低频驱动的微压电能量收集器的结构研究

为给传感器节点持续供电,提出之字形压电悬臂梁,与传统直梁结构相比,其等效加大了悬臂梁的长度,降低了固有频率。对之字形悬臂梁结构建立解析模型,对其振动进行了理论分析,通过仿真软件ANSYS对该结构进行了模态分析。仿真结果表明,在微加工工艺的尺寸限制下,8根直臂梁构成的之字形结构悬臂梁,其一阶固有振动频率小于200Hz,符合与环境振动源形成共振的条件,证明了之字形结构的有效性。     

基于暗声学材料的结构振动研究与仿真分析

以暗声学材料的简化结构为研究对象,通过薄膜的大挠度理论,对受约束结构条件下暗声学材料的结构单元进行了振动分析。首先对带有集中质量的薄膜与声波辐射模式之间的耦合形式建立数学模型,得到了受约束结构和未受约束结构条件下的一阶固有频率;通过COMSOL Multiphysics软件仿真了暗声学材料结构单元的声-固耦合特性,得出在一阶固有频率下受约束结构是未受约束结构的0.26倍,与理论计算值的误差为5.7%。这有利于降低20~1 000Hz低频范围内的一阶固有频率,提高暗声学材料吸声特性。     

无铅焊点拉伸冲击疲劳损伤的频率特性研究

针对低频振动条件下无铅焊点损伤的频率特性问题,利用无铅焊点损伤测试系统在室温下实时测量不同循环拉伸频率下的焊点损伤。结果表明:0.1～5.0 Hz范围内焊点损伤率随循环拉伸频率的增加而增加,而在10～20 Hz焊点损伤率随频率的增加而减小;5～10 Hz焊点损伤率大于其他频率范围。在5～10 Hz存在一个导致焊点损伤最大、寿命最短的频率点(损伤特征频率)。最后证明了合金材料在低频振动条件下普遍存在损伤特征频率。     

刚挠背板动力学仿真与焊点可靠性研究

根据通信设备中刚挠背板互联结构,建立了有限元模型。采用两种约束方案,通过模态分析获得其固有频率和振型;通过随机振动分析,获得其应力应变;根据Coffin-Manson经验公式,结合三带技术建立了互联焊点的振动疲劳寿命预测模型,并计算了其疲劳损伤。结果表明:备用状态下互联结构的一阶固有频率为141Hz,工作状态下为988Hz;随机振动负载条件下刚挠结合部位及焊点与刚性背板连接区为应力集中区;对备用状态下互联结构施加z方向激励,焊点的疲劳损伤最大。     

膜片封装下光纤激光水听器的低频动态响应

为了探究膜片封装光纤激光水听器中光纤激光器产生弯曲振动的机理,首先基于梁的横向振动理论建立了光纤激光器弯曲振动模型,之后根据实际的封装结构进行了有限元仿真,分析了光纤激光器的固有频率与光纤激光水听器频响之间的定量关系,最后批量封装了光纤激光水听器,进行实验验证。仿真及实验结果表明:光纤激光器两端采用一体化硬固定方式易使光纤激光器发生弯曲振动;当光纤激光器的一阶固有频率落在工作频段内时,在谐振峰附近,光纤激光器的中心波长发生非均匀漂移,此时在远离谐振峰的频段内,水听器频响的平均值约为-135 d B,谐振峰值约为-125 d B。本研究为光纤激光水听器封装工艺的后续改进提供了参考。     

PCBA结构参数与振动谱型对BGA焊点疲劳寿命的影响

为获得印制电路板组件(PCBA)的板厚、芯片布局等结构参数和随机振动谱型(功率谱密度,PSD)变化对球栅阵列(BGA)封装芯片焊点振动疲劳寿命的影响,利用HYPERMESH软件建立了带BGA封装芯片的PCBA三维有限元网格模型,并采用ANSYS软件对PCBA有限元模型进行了随机振动响应分析。结果表明,随着PCB厚度增加,BGA焊点振动疲劳寿命呈现明显提升的趋势,当PCB厚度由1.2 mm增加到2.2 mm时,BGA焊点振动疲劳寿命N由45363大幅增加到557386;合理的芯片安装间距能够明显增加焊点振动疲劳寿命,特别是当芯片安装在靠近固定约束并处于两个约束对称中间位置时;当PCBA的第一阶固有频率位于随机振动谱最大幅值对应的频率区间时,BGA焊点的振动疲劳寿命会明显降低。     

扫频场作用下原子多步级联共振光电离

通过对薛定谔方程的数值解,给出了扫频脉冲光场对四能级原子系统作用的结果,说明了扫频脉冲光场应用于高斯分布的多普勒加宽原子统计系统,在适当的扫频条件和激光功率下能得到比单色或调幅脉冲光场更有效的三步光电离。     

基于模态分析的印制电路板抗振优化设计

在无人机内狭小空间和振动环境下,利用ANSYS有限元软件建立印制电路板模型,在四周固定边界条件下对印制电路板进行模态分析,获得印制电路板的4阶固有频率和振型。基于模态分析结果,对印制电路板进行优化抗振设计。结果表明,优化设计后电路板的一阶固有频率提高了近90 Hz,找到了适合狭小空间下的提高电路板稳定性的方法。     

太赫兹光子对生物分子系统作用效应的微观机制分析

太赫兹辐射是指频率范围在0.1×1012～10×1012 Hz之间的电磁辐射, 而生物分子的链、键振动频率大于1014 Hz, 故太赫兹光子难以引起生物分子的共振吸收效应。但按Frohlich的理论, 活的生物分子系统是具有高度相干性的系统, 其运动状态具有内部协同的集体振荡效应, 该集体振动模的频率为0.02×1012～2.0×1012 Hz。因此, 太赫兹光子是能够与活的生物分子系统发生相互作用的,并产生相应的共振吸收效应。在偶极近似条件下, 可通过太赫兹光子与生物分子振子相互作用的哈密顿量, 求解相应的薛定谔方程, 可解释太赫兹光子的荧光效应; 并讨论了太赫兹光子对生物细胞膜的作用效应机制。     

基于小波去噪的激光多普勒振动信号处理

为了降低激光多普勒振动信号中噪声产生的影响,采用基于改进小波去噪算法的激光多普勒振动信号处理方法,将尺度引入阈值函数,确立新的评价指标用于选择最优分解层数,从而来改进小波阈值去噪算法,并利用改进的算法处理振动信号, 进行了仿真分析和实验验证,取得了处理前后的振动数据。结果表明, 改进算法处理仿真信号的信噪比比原有算法提升19.4%;实验测得音叉振动频率为515Hz,与实际音叉频率基本吻合。这一结果对降低激光多普勒振动信号中噪声的影响、获取振动状态是有帮助的。     

单活塞线性斯特林制冷机半正定减振系统研究

当前,对于吸振器和单活塞线性斯特林制冷机振动系统的研究,几乎都是在已知制冷机进行某种固定安装方式的正定模型上进行的.而这种正定方法由于缺乏对制冷机和吸振器系统固有频率的分析,当改变系统的安装方式后,可能会产生共振并减小吸振器的减振效果.基于此,本文将对制冷机和吸振器振动系统在未进行任何安装时的半正定模型进行理论分析,并...     

Ribbed package geometry for reducing thermal warpage and wire sweepduring PBGA encapsulation

The effects of changing package shape to a ribbed geometry on thermal warpage and wire sweep of a plastic BGA (PBGA) are investigated in this paper. Three rib geometries (border, diagonal, and cross) with a variation of rib widths and thicknesses are compared with the original plane geometry. Finite element analyses of thermal warpage during the reflow process of PBGA molding with and without ribbed geometry are carried out. Numerical modeling shows that the border rib has the least thermal warpage at the reflow condition. Flow visualization was performed to study the effect of rib geometry on wire sweep, and demonstrates that the wire sweep in ribbed packages is significantly less than that in the original nonribbed package     

基于塑料光纤的激光散斑特性研究

为了解决激光成像系统中的散斑问题,利用ULN2003芯片驱动喇叭振动光纤对激光成像系统中的散斑特性进行了研究。采用波长为532nm的激光作为系统光源,通过线阵CCD图像传感采集系统对激光散斑图像进行采集,对塑料光纤在不同振动频率下的激光散斑对比度进行了分析。结果表明,在光纤振动幅度不变、振动频率在0Hz~20Hz内逐渐增加时,图像散斑对比度逐渐减小;当振动频率大于16Hz时,图像的散斑对比度趋于稳定,达到良好的散斑抑制效果,可用于激光显示及激光成像等领域。     

Temperature-controlled efficient microchip green laser for mobile projection displays

A compact-packaged diode-pumped Nd:YVO₄/KTP microchip green laser is demonstrated, which is specially designed for application to mobile projection displays. By adopting two independent built-in thermoelectric coolers, the wavelength of the pump laser diode and the cavity resonance of the microchip can be adjusted for optimal operation. The volume of the laser is less than 0.7 cm³ and the average power of 35.7 mW is achieved under the condition of modulation frequency of 60 Hz, duty ratio of 25 , and peak current of 600 mA.     

激光多普勒测速中连续波调频非线性的分析与校正

基于多普勒效应的线性调频激光测速系统的原理是:激光照射到运动目标,引起光束频率发生改变,返回的光束与本振光进行相干混频后得到多普勒频移,进而可以推算出目标的相对运动速度值,但调频的非线性严重影响了测量结果的准确性。仿真分析了调频非线性对测量的影响,调频非线性会使混频后频移产生误差,造成速度测量不准,并且影响速度极性的判断,验证了激光调频线性度对测速有很大影响的结论,并对校正调频非线性提出了可行的方法,完成了调频线性化的矫正,降低了系统测量误差。     

基于压电材料的引线键合微夹持器设计

引线微夹持器是IC/LED键合系统的关键模块.该文综合采用压电智能材料与柔性联接的组合结构,设计了键合系统的引线微夹持器.利用有限元法,计算了微夹持器的振动模态与静力特性,获得了系统的固有频率、振动模态及电信号驱动下的支臂端部张开量.在实验上,通过高速摄像系统的跟踪实验,捕获了系统支臂端部的运动行为,获得了系统张开量与驱动电压的关系;并用激光非接触测量技术,获得系统端部的振动特性.该文计算与实验均为引线微夹持器的可靠性应用提供基础.