基于微波谐振腔微扰法测量装置的葡萄糖溶液浓度测试系统

针对生物医学工程对无创检测血糖技术的迫切需求,开展了用于溶液浓度检测的谐振腔微扰法研究;借鉴文献中采用谐振腔微扰法测量葡萄糖溶液介电常数来确定溶液浓度的经验,建立了微波谐振腔微扰法测试系统,采用HFSS软件对腔体耦合环进行了仿真优化,结果表明溶液介电常数的变化将导致谐振腔谐振频率的显著变化;根据仿真优化结果,使用搭建的溶液测试系统,实现对不同浓度葡萄糖溶液的介电常数的测试。     

高密度电法在变电所接地工程中的应用

介绍了高密度电法的测量原理、系统组成和特点.在220 kV芦江变电所接地改造工程中,利用CDEGS接地分析软件,分别基于高密度电法测量所得分层土壤模型和四极法测量所得均匀土壤模型,对芦江变接地改造前后接地网的接地电阻进行仿真计算.计算结果表明,基于高密度电法得到的分层土壤模型仿真计算值与实测值非常接近,而基于四极法的均匀土壤模型仿真计算值与实测值相差较大,验证了高密度电法测量得到的分层土壤模型的准确性.     

测量溶液浓度的微波谐振腔优化设计

基于微波谐振腔微扰原理建立了应用于测量葡萄糖溶液浓度的谐振腔传感器模型。采用HFSS仿真软件对不同孔耦合结构尺寸的谐振腔进行仿真,通过比较耦合孔S11曲线得到谐振腔的最优化尺寸。仿真结果表明,该微波谐振腔耦合孔半径为3.5 mm,波导长30 mm时,微波谐振腔具有优越的电磁性能和很高的分辨率。以不同浓度的葡萄糖溶液为该谐振腔的加载样品,采用优化后的谐振腔模型进行仿真,结果表明不同浓度的葡萄糖溶液所引起的谐振频率变化显著,其变化幅度可以在S曲线上得出,通过检测频移的变化就可以得到葡萄糖溶液的浓度。     

变压器宽频等效电路模型的建模方法研究

为准确分析电力电子系统的传导干扰问题,有必要建立一种变压器的宽频等效电路模型.通常变压器内部构造是未知的,只能基于变压器外部端口测试的方法进行建模,因此给出一种变压器宽频等效电路模型的建模方法,模型一部分为中低频的三电容等效电路,另一部分为基于矢量匹配法的π型等效电路.根据电路扩展理论,将两部分等效电路并联并得到变压器的宽频等效电路模型.此外,对一实际变压器进行了测试,得到相关参数并建立模型,对比仿真与实验的结果,进一步验证了变压器宽频等效电路模型的正确性.     

改进仿射粒子群算法在电路参数估计的应用

合理准确地辨识出介质弛豫响应等效电路模型的参数是分析油纸绝缘劣化的重要前提。首先利用一种非破坏性的电气量诊断方法-时域响应回复电压法,从中提取初始斜率特征量建立介质响应等效电路参数辨识的数学优化模型;接着考虑到仪器误差和环境因素等对参数辨识的影响,利用改进仿射粒子群算法对等效电路模型参数进行区间估计,克服了区间算术容易导致参数区间被过估计的不足,发挥了该算法在处理高维多峰值函数中不仅有良好的执行效率,而且能够得到最优可行区间的优点;最后,通过实际变压器现场测试实例,验证了改进仿射粒子群算法对等效电路模型参数估计的准确性与优越性,等效电路模型参数准确的估计为最终分析变压器油纸绝缘老化状态奠定了良好基础。     

谐振腔测湿温度补偿系统实验设计

针对谐振腔微扰法测湿过程中,腔体尺寸随温度变化对测湿结果影响显著的问题,提出了温度补偿的实验方案。根据谐振腔体积微扰原理,对温度补偿原理进行了分析,推导了腔体尺寸变化量与频偏的关系,设计了温度补偿实验系统方案,并对实验中的温度控制系统进行了分析。该温度补偿系统结构简单、成本适中,并对提高谐振腔法微水测量精度具有重要意义。     

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验发生器的建模

为了在设计的早期阶段,以仿真的方式预测电子产品在电快速瞬变脉冲群(electrical fast transient/burst,EFT/B)抗扰度试验中的性能,需要建立干扰源发生器及标准耦合装置的仿真模型。为适应EFT/B抗扰度试验标准的修订和补充,提出一种系统化的EFT/B发生器等效电路的建模方法。首先,基于对发生器充放电物理过程的分析,提出开路条件(1kΩ)下发生器输出波形的解析表达式,且表达式系数可根据仪器厂商的校准波形加以确定;其次,基于该解析式并采用阶跃函数激励,得到脉冲形成网络的传递函数,并分别采用恒电阻法及参数化电网络综合法得到脉冲形成网络的等效电路;最后,对等效电路各元件参数进行归一化处理,并根据发生器在匹配条件下(50Ω)的校准波形确定归一化系数。将EFT/B发生器的等效电路模型与标准容性耦合夹电路模型进行连接仿真,通过仿真与测量结果的对照验证了所提方法的合理性。     

基于微波干涉理论的岩石介电常数测试方法

岩石的介电常数是表征其电磁辐射特性的重要参数,对于遥感对地观测具有重要意义。然而,现有的介电常数测定方法通常对样品的形状和尺寸有特定要求,且所测得的介电常数只能代表岩石局部小区域的介电特性,无法表征岩石整体的介电特性。为此,本文基于微波干涉理论,首先研究并提出了一种利用微波辐射计来测试岩石介电常数的新方法。然后,基于该方法并利用C波段微波辐射计对花岗岩和砂岩的介电常数进行了测试。为验证测试结果的正确性,利用AET开口同轴谐振腔方法对该结果进行了对比验证。结果表明,利用新方法测得的花岗岩和砂岩的介电常数分别为3.89和5.71,与AET开口同轴谐振腔法测量结果相比,相对误差分别为3.2%和2.7%,误差较小。研究结果初步表明了新方法的可行性,对于目前的点式介电常数测试方法不失为一种有益的补充。     

基于天牛须搜索算法的电池模型参数辨识

为实现高精度的动力电池SOC估计,需要建立准确的电池模型.针对磷酸铁锂电池平台特性,采用二阶RC等效电路建立电池的等效电路模型;用双指数函数拟合OCV与SOC的函数关系;采用双线性变换法将电池的数学模型离散化,得到可辨识的电池数学模型.为保证电池模型的精度,要对电池模型的参数进行辨识.首次提出一种基于天牛须搜索算法的电池模型参数辨识方法.用该方法对建立的电池模型进行辨识后,用Simulink对模型进行了脉冲放电与恒流放电仿真测试,并与离线测量数据进行对比,结果表明模型的最大动态误差不超过30 mV,说明该辨识方法有较高的辨识精度,建立的模型能够准确模拟磷酸铁锂电池的动静态特性.     

同轴谐振腔测量片状介质材料的介电常数

基于同轴谐振腔,提出一种测量低损耗片状介质材料相对介电常数的方法。结合麦克斯韦方程组和电磁场边界条件,分析部分填充介质的同轴谐振腔内TEM谐振模,推导填充介质同轴谐振腔的本征方程。采用多项式拟合法简化计算模型。本文通过计算分析,设计一个空腔工作频率在1.8183 GHz的同轴谐振腔进行研究。在HFSS电磁仿真软件中进行仿真分析,研究填充介质材料的厚度和放置高度对测量结果的影响,仿真测量结果与理论模型结果一致。在实验中搭建测量系统实现全自动测量。实验测量同轴谐振腔空腔的谐振频率为1.8183 GHz。对FR4介质材料的相对介电常数进行测量。经过多次测量表明测量系统稳定性良好。实验结果符合实际标称值,与仿真误差小于5%,证明该方法的可行性和准确性。     

Simple electric equivalent circuit method to determinepiezoelectric and elastic properties of piezoelectric polymer film

A simple method is proposed to determine the parameters of a piezoelectric resonator equivalent circuit in the frequency range from 1 MHz to 1 GHz. Traditional methods use an electronic setup which always involves significant frequency range limitations. The present method overcomes this limitation by simultaneous measurement of the reflectivity coefficient of two samples with HP4191A RF impedance analyzer. The measurements are carried out on films of polyvinylidenefluoride (PVDF) and its copolymer (PVDF/trifluoroethylene (TRFE))(0.75/0.25) which were corona charged as well as corona charged and then thermally aged. Piezoelectric and elastic constants are calculated using the parameters of the piezoelectric resonator equivalent circuit     

倒置微带贴片谐振器测量汽轮机湿度的研究

汽轮机蒸汽湿度的在线测量,对汽轮机的安全、经济运行具有重要的理论意义和实用价值。根据微扰法的基本理论,提出一种结构简单、灵敏度高的倒置微带贴片谐振器,实现汽轮机湿度的准确在线测量。湿蒸汽的湿度变化反应为谐振器介质层介电常数的变化,根据微带贴片谐振器的基本原理,仿真计算不同介电常数下的谐振频率,得到其变化关系曲线;讨论样本厚度、基质厚度和基质介电常数对频率偏移量的影响;设计微带贴片谐振器模型,并分别在HFSS和CST软件下进行仿真。研究及仿真结果表明,微带贴片谐振器模型适用于汽轮机蒸汽湿度的在线测量,蒸汽湿度每变化1%,谐振器频偏约为18 k Hz,约为微带缝隙谐振器频偏的3.6倍,有利于蒸汽湿度的准确测量。     

串联谐振法测量1/4波长介质同轴谐振器的特性参数

本文介绍一种测量1/4波长介质同轴谐振器主要特性参数的方法.介质同轴谐振器等效为并联谐振回路,直接串入线路无法测量其参数,本文提出串联谐振法,即在谐振器的开路端串联一只高Q值的电容器,形成串联谐振回路,用网络分析仪测量其传输曲线,从曲线上直接读出该回路的谐振频率和Q值,然后用本文推导出的公式便可计算得出谐振器的谐振频率和无载Q值.本文还用介电常数为74的陶瓷材料制成了1/4波长介质同轴谐振器进行了一系列的实验,实验结果表明,该方法简单,非常实用.     

石英晶体负载谐振电阻测量技术研究

在实际应用中,石英晶体通常工作在负载谐振状态下,而这一状态下电参数的测量却一直是难点。本文对IEC标准中的计算法进行了应用研究,重点分析了π网络的分布参数对负载谐振电阻的测量结果的影响。设计了符合IEC标准的石英晶体负载谐振参数测量系统,采用DDS信号源和外差鉴相的方法,有效提高了测试精度。系统测量实验表明,石英晶体负载谐振电阻的测量误差为±10%（或±2Ω）。     

Distributed‐element modelling for spiral resonators used in wireless power transfer

In this paper, a circuit model for the printed circular spiral resonators based on the piece electrical equivalent circuit is presented. Lumped circuit elements such as inductors, resistors, and mutual inductances are calculated using the conventional formulae for circular loops, whereas the mutual capacitances are calculated by a numerical algorithm. These capacitances are renormalized by scaling factors derived from a simulation‐based library of the self‐resonant frequency of the spiral resonators. It is shown that involving minuscule effects such as mutual capacitances of nonadjacent turns causes a more accurate estimation of the current distribution and high‐frequency characteristics of the resonator. Finally, a closed‐form formula for estimating the capacitor values is extracted by curve fitting leading to a decrease in analysis time. The proposed model predicts the input impedance, quality factor, and current distribution along the resonator in agreement with the results generated by full‐wave simulation and experimental results.     

(20期拿下）谐振耦合式无线电能传输系统谐振线圈的优化设计*

谐振耦合式无线能量传输方式可用于中距离传输能量,是一种新型的能量传输方式。文中针对谐振耦合式无线电能传输系统中谐振线圈对无线电能传输的影响问题,建立两线圈等效电路模型,详细分析了线圈谐振状态和互感对系统传输功率和效率的影响,提出了一种兼顾系统传输功率与效率的谐振器优化设计方法,并结合实例仿真,设计制作了多组参数的谐振线圈进行比较实验,结果证明,在谐振状态下两谐振线圈匝数乘积为定值时,系统的传输功率和效率基本保持不变,从而证明了所提方法的可行性。     

Circuit modeling and efficiency analysis for wireless power transfer system with shielding

It is an effective way to use magnetic shielding scheme in magnetic coupled wireless power transfer (WPT) system to reduce magnetic flux leakage. However, the additional shielding material would affect the equivalent circuit model and the power transmission efficiency of WPT system. Although the impact of some common shielding materials on the transmission efficiency has been studied using finite element simulation, there is still a lack of understanding about the impact to the equivalent model in theory. In this paper, the equivalent circuit and transmission efficiency of WPT system are analyzed theoretically under the influence of different shielding materials, and the relationship between material electrical characteristics and transmission efficiency is presented. In our WPT prototype with two 166-mm diameter coils under ferrite shielding and aluminum shielding, the achieved maximum transmission efficiencies are 95.7% for 100-kHz resonant frequency and 97.9% for 1-MHz resonant frequency under the ferrite shielding, and the efficiency errors between the analytical and experimental results are less than 5% for 100-kHz resonant frequency and 10% for 1-MHz resonant frequency.     

无极灯电子镇流器的频域分析与设计

对电感双磁环耦合无极灯的电路模型进行了研究,分析了无极灯电子镇流器的等效简化电路。基于简化电路,详细探讨了无极灯电子镇流器谐振环的频域特性,以及基于频域特性的谐振环设计思想。并比较了有极灯和无极灯电子镇流器在主要频域特性之间的差别和内在联系,给出了一种能有效地应用于无极灯电子镇流器的频域分析和设计的思路,即指定死区电角度和谐振电流相位角、反推谐振环参数。     

变频微波炉电源用LLC谐振变换器

研制了一款专为变频微波炉中磁控管供电的高频软开关电源。采用倍压输出式LLC谐振变换器作为该电源的主电路,并用基波分析法建立了其稳态基波等效电路模型;对其直流增益、谐振电流及零电压导通条件等进行了分析,并对高频变压器的电压比、品质因数、励磁电感、谐振电感及谐振电容等核心参数进行了优化设计。仿真和实验表明所建立的稳态电路模型及其理论分析是正确的,给出的谐振网络参数及其优化设计是正确的,这对于分析、研究和改进变频微波炉电源的设计及指导生产具有现实意义。