电磁导波能量压缩式脉冲激励方法研究

电磁导波检测技术因其非接触耦合特性而被广泛应用于各种类型金属管道的损伤检测,但较低的激发效率却导致电磁导波信号能量传递范围有限,限制了其在长管道和结构复杂管道方面的应用。为提高电磁导波换能效率,本文摒弃了脉冲发生器和功率放大器相组合的激励源结构,提出了一种以能量压缩原理为核心的脉冲激发方法,在空间和时间上压缩存储于电容中的能量来提高激发信号强度,并确定了脉冲形成回路参数的选取规则。实验证明该方法可以有效增加电磁导波激发信号幅值。     

超声导波信号形态分量分析方法研究

超声导波无损检测技术由于其传播距离远、检测范围大等优良性能,被广泛应用于航空航天、油气管道、压力容器等领域的检测.由于沿波导的长距离传播,超声导波除了有一般体波的特点外,还具有频散和多模态特性,该特性极大地限制了超声导波的检测效果,增大了特征识别的困难.开展针对超声导波频散和多模态特性的研究具有重要的理论和现实意义.本文通过分析超声导波频散和多模态特性的特点,提出从导波信号处理角度出发,采用形态分量分析的信号处理技术,深入研究导波信号的形态分解问题,并通过实验信号对方法的有效性进行了验证,为解决频散和多模态的影响以及为复杂导波信号的分析提供关键技术.     

超声导波焊缝检测中阵列式传感器的信号融合方式研究

针对超声导波焊缝检测中阵列式传感器信号融合的问题,文中根据特征导波在焊缝结构中的传播原理,提出了分时激励的方法对阵列中不同激励单元激励出的信号进行叠加。通过ABAQUS有限元分析软件仿真了不同数量激励晶片组成的传感器阵列直接激励出的检测信号和使用分时激励后激励出的检测信号,并发现多个激励晶片会导致检测信号产生波形杂乱和不规则等现象;而分时激励的方法则减少了信号混杂的情况,且检测信号的能量可以随着激励晶片数量的增加而稳定增加,信号叠加效果更加理想。     

钢板内应力激光超声导波检测方法研究

为了在钢板生产过程中实现钢板内应力的在线非接触无损检测,研究了基于激光超声导波的钢板内应力检测方法。搭建了激光超声导波应力测试装置,开发了相应的信号采集、处理及分析软件,组建了激光超声应力检测实验研究平台。通过拉伸加载装置,给实验试样两端施加预先计算的拉伸载荷,实现了所需要的各种工况下的钢板内应力场。通过激光超声检测单元采集各种载荷下的激光超声导波信号,实验研究了激光超声导波对钢板内应力的表征能力与关联规律。实验结果表明,脉冲激光可以在硅钢板中激发出以A0模态为主的宽频激光超声导波;激光超声导波相速度随拉力的增大而增大,群速度随拉力的增大而减小;拉应力与激光超声导波信号的首波超前时间差和波包延迟时间差都存在明显的线性关系。激光超声导波检测方法可用于带钢内应力的非接触无损检测,有可能成为钢板带内应力在线检测的新方法。     

基于导波技术的小口径管网实时检测系统

基于超声导波无损检测技术,发展了一种用于小口径管网实时检测的新型诊断系统。系统包括以压电陶瓷晶片为敏感器件的柔性传感器阵列,导波激励接收硬件子系统及分析软件。柔性传感器阵列能表面贴装于任意尺寸的管线外壁,并可在管线中激励和接收轴对称模态导波。与现有导波激励接收系统不同,诊断系统包含有多通道的信号转换开关矩阵,能实现管网中不同管线检测所需信号通道的快速自动切换。检测实验表明,分析软件能有效辨识大于3%管线横断面积的腐蚀损伤,并能实时检测管线的状态变化,如腐蚀损伤扩展等。诊断系统具有检测效率高,使用灵活的特点,为小口径管网的实时检测提供了有效手段。     

水下管道超声导波检测实验研究

扭转模态导波T(0,1)对液体载荷不敏感,其用于水下管道检测是一种具有潜在吸引力的导波模态。基于T(0,1)导波,研制了一套可用于水下管道检测的新型换能器阵列,并在实验室环境中进行了系列检测实验。换能器采用厚度剪切型压电陶瓷作为敏感元件。卡具装置采用模块化设计,模块间通过销轴连接。这种设计使换能器阵列具有一定的柔性,并可方便拆卸各模块以满足不同直径管道对于换能器数量的要求。实验结果表明,换能器阵列能在水下管道中高效激励和接收T(0,1)模态导波。模拟损伤回波信号到达时间和幅度较好地反映了损伤的轴向位置及大小。换能器阵列具有安装简单,使用灵活的特点,为水下管道超声导波检测提供了有效手段。     

基于改进SVM的无线通信网络干扰检测方法

针对现有干扰检测方法在应用到无线通信网络中,存在检测精度低,检测到的干扰信号波形与实际不一致的问题,引入改进SVM,开展对无线通信网络干扰检测方法的设计研究。先确定多种类型干扰信号的时域表达式,实现对无线通信网络干扰信号的识别。然后利用改进SVM,构建无线通信网络干扰检测模型。最后,为优化干扰检测效果,对通信信号参数重构,通过重构的信号,再次实现干扰检测。通过对比实验证明,新的检测方法在实际应用中可以实现对干扰信号高精度检测,得到的干扰信号波形与实际情况相符,可充分满足无线通信网络高精度干扰检测要求。     

一种基于激光加工微型通道的光纤生物传感器

提出一种新型结构的光纤生物传感器。利用的Nd:YAG激光(波长1064nm)在PMMA基片上加工制作合成的微米级的微型通道作为光纤生物传感器的样品检测微流路;利用化学腐蚀的方法在多模光纤上制作具有圆锥表面结构的分子识别探针和荧光接收探针。将分子识别探针、荧光接收探针和样品检测微流路组装成光纤生物传感器。在理论上,分析了荧光接收探针的圆锥形接收面的锥度角与接收到的荧光光线最小入射角之间的函数关系;在实验上,分析了分子识别探针附近的荧光强度与荧光接收探针接收到的荧光强度不同的原因。结果表明,该传感器在理论上和实验上是可行的;荧光接收探针的锥度角和分子识别探针与荧光接收探针的中心能否对准是影响接收到荧光多少的主要因素;同时,在检测溶液的浓度降低时,单个荧光分子的发光变得显著。     

涂覆模具设计对光纤涂层同心度的影响

研究了在高速拉丝条件下涂覆模具的设计对光纤涂层同心度的影响。高速拉丝过程中,模具中涂料的压力梯度决定了对中作用力和光纤涂层同心度的大小。通过计算证明,涂料在圆锥形模具中流动时,能够在模具内产生一定的压力梯度。内层涂覆时,涂料流动所产生的压力梯度远大于外层涂覆。涂覆模具的孔径、锥度和长度对涂料压力梯度的大小有重要影响。锥度和长度的增加能够提高涂料压力梯度,而模具孔径的增加则对压力梯度有降低作用。通过模具的优化设计,可使1800m/min速度下所拉光纤的内外涂层同心度平均值分别达到1μm和2μm。     

一种幅相联合调制雷达波形设计与处理方法

随着脉内特征识别、信号分选等电子侦察技术的发展,雷达波形设计正面临严峻的挑战。幅度调制作为一种新型脉冲调制方式,能够增加信号时域的复杂性,提升波形的反识别能力。本文提出一种幅相联合编码雷达波形,通过幅度相位联合调制提升雷达波形的复杂度,具有良好的反侦察潜力;利用幅度上的稀疏采样特点,提出匹配滤波与压缩感知相结合的回波信号处理方法处理此信号,有效提升低信噪比条件下的检测概率。最后通过仿真实验证明了所提幅相联合调制雷达波形设计与处理方法的有效性。     

光在锥形梯度折射率纤维中传播的变周期特性——几何光学分析

本文从光线轨迹方程出发,分析了光在锥形梯度折射率纤维中传播的变周期特性,导出锥形纤维中光线传播周期的解析表达式,给出若干锥形纤维的周期计算结果,四分之一周期长度及其相应的焦距值。     

基于回波干涉效应的新型光纤信号调制器

理论分析了光纤信号传输系统中光纤端面菲涅耳反射所引起回波的多光束干涉效应,计算了光纤端面的反射回波相干叠加后回波光强随光纤端面间距的变化,针对光的振幅调制设计了基于回波干涉效应的新型光纤信号调制.实验中,从光纤耦合器输入端输入光波,将调制信号以电压形式加载于压电陶瓷管,使其伸缩振荡来控制两光纤端面间距离,光信号在光纤端面发生菲涅耳反射产生回波并发生回波干涉效应,从光纤耦合器回波端得到回波信号.实验结果表明,这种光纤信号调制器获得调制度约为95%,信噪比约为10 dB,带宽约为200 kHz.     

2维超晶格结构光子晶体传输特性研究

为了研究超晶格结构对光子晶体禁带的影响,应用时域有限差分法对圆/椭圆、圆/复合柱超晶格结构光子晶体的传输特性进行了计算,得到了相应的透射谱.结果表明,对圆/椭圆超晶格,禁带宽度随椭圆柱截面积的增大而变宽,中心频率变大;对于圆/复合柱超晶格结构,椭圆柱内接于圆孔时,禁带宽度随截面积的增大而变窄,中心频率变小;当长轴垂直入射波方向时,高频段出现较宽禁带,低频禁带完全消失;而椭圆孔中内嵌圆柱时,禁带宽度变化与前者相反.该研究为光子晶体器件的制作提供了理论依据.     

Propagation Constants of Circular Cylindrical Waveguides Containing Ferrites

The paper describes some results of a theoretical and experimental investigation of the propagation behavior of circular cylindrical wave guides containing longitudinally magnetized ferrite rods. As long as no concentration of the RF-magnetic field in the ferrite occurs, theoretical expressions for the propagation constants can be given by applying first-order perturbation method. Faraday rotation measurements have been made between 5000 and 7600-mcs using commercially available ferrites. Reasonable agreement between theoretical and experimental results has been found for a thin axial ferrite rod in an air-filled guide in both cases of saturated and nonsaturated ferrites. Energy concentration in the ferrite determines the propagation behavior in the partially filled waveguide. This effect can be enhanced by surrounding the ferrite rod with a dielectric tube. For a given rod diameter and permittivity of the tube there is an optimum outer diameter of the tube for which the Faraday rotation becomes maximum.     

多通道高频行波电流信号采集电路原理及应用

主要阐述一种新型的高压输电线路故障监测的多通道高频行波电流信号采集电路.传统的单通道信号采集方式无法兼顾实际中出现的各种故障电流幅值的情况满足,本电路采用8个不同阻值采样电阻及一多通道选择开关来循环采样.由于利用了信号取样电路对采样信号进行变比转化,在输电线路电流较小时选用较大变比的一路信号,在电流较大时选用变比较小的一路信号,可以在保证信号不饱和失真的前提下采集到高精度的高频行波电流信号.     

激光雷达探测水云退偏振比的敏感性研究

利用激光雷达探测水云微物理特性时，雷达回波信号中会出现退偏振信息，这是由激光与云层的多次散射造成的，利用这些退偏振信息可以反演云层特性。利用半解析蒙特卡罗方法研究了波长为0.532m激光雷达后向散射退偏振比对云底高度、云滴大小以及消光系数的敏感性。计算结果表明，对于相同的接收视场角，激光雷达与云层的距离越远，退偏振比越高；消光系数越大，退偏振比越大；雷达接收视场角越大，被接收器捕获的多次散射信息越多，因此退偏振比越大。当穿透深度较小时，云滴尺寸较小的云层退偏比更高，随着穿透深度的增加，云滴尺寸更大的云层退偏振比更大。     

Attenuation Characteristics of Circular Dielectric Waveguide at Millimeter Wavelengths

Experiments were done to determine the practicality of using circular dielectric waveguide for a low-loss transmission line at millimeter wavelengths. The lowest order mode on a circular dielectric guide will propagate regardless of how small the guide diameter is. Thus it is possible to make the attenuation factor of a circular dielectric guide arbitrarily small by reducing its diameter. Loss measurements for several different diameters of polystyrene and Teflon rods were made at 72.70 GHz. The measurements were made by directly probing long sections of dielectric guide and plotting the average power as a function of length on an X-Y plotter. Dielectric constants were measured from the standing wave patterns of polystyrene Teflon, and fused quartz rods at 71.0 GHz. Teflon rods exhibited attenuation factors from 0.8 dB/m to 2.2 dB/m depending on the diameter. This is an improvement over silver waveguide at this frequency. Polystyrene rods were found to have attenuation factors ranging from 3.9 dB/m to 12.5 dB/m, again depending on the diameter of the rod. The measured dielectric constants are consistent with previously published data. The various attenuation factors are related to the intrinsic loss tangent of the dielectric using the theory of the HE/sub 11/ mode. Values of tan delta derived from measurements of different rods are consistent indicating that the experimental results are valid. The problem of radiation from dielectric rods is discussed. The experimental results are not conclusive but it appears likely that radiation loss is negligible.     

LD端面抽运激光介质热效应的有限元分析

针对激光介质的通光面为方形、抽运光为高斯光束的情况,以Nd:YAG激光介质为例,用ANSYS有限元软件模拟了激光介质的热效应,精确地给出了激光介质中各点的温度和温度分布。分别对提高介质侧面对流换热系数、降低冷却液温度、抽运端面水冷这3种情况下的温度场进行了模拟。结果表明,通过提高晶体侧面的热对流换热系数和降低冷却液温度,几乎不能降低激光介质的热效应,而通过抽运端面水冷,可有效地降低激光介质的热效应。     

结构参数对二维Archimedes A7晶格光子晶体禁带的影响

利用平面波展开法对空气背景中介质圆柱和方柱构造的二维Archimedes A7晶格光子晶体的禁带结构随介质折射率、填充比的变化关系进行了研究,并进一步计算了介质方柱的旋转角度对完全光子禁带宽度的影响.研究发现,介质圆柱构造的Archimedes A7晶格结构在介质柱折射率最低为n=2.40时出现完全光子禁带,当n=2.60时禁带宽度达到最大值.介质方柱构造的Archimedes A7晶格结构在介质柱折射率n=3.80时完全禁带宽度达到最大值,且随着折射率的增加禁带宽度变化很小;在介质方柱折射率恒定情况下,其最大禁带宽度与旋转角度无关,但旋转后出现完全禁带的填充比范围明显扩大.     

Some aspects of circuit power dissipation in high power CW helix traveling-wave tubes, part I: General theory

This paper describes the basic theory underlying calculations of the thermal behavior of helix-type slow wave circuits used in high power traveling-wave tubes. Typically, the helix is supported by means of three ceramic rods in a metal shell with the helix brazed to the rods. At the highest power levels the support rods are also brazed to the tube shell. The results of calculations on specific structures are presented which show the use of different support rod and helix materials, of beam interception, and of brazing the support rods to the shell. Of particular interest is the conclusion that the temperature difference between the hottest and coldest parts of the helix can be significantly larger than the temperature drop across the support rods when using high thermal conductivity ceramic materials brazed to the tube shell.