一种基于磁耦合谐振式的高效率双频无线能量传输系统

为了提高磁耦合谐振式无线能量传输系统的效率,本文提出了一种新型的双频无线能量传输的发射和接收装置.在发射端和接收端中,该装置在发射端和接收端中均采用一个馈电线圈对两个谐振线圈馈电;两个谐振线圈工作在不同的频率并通过磁耦合的方式把能量从发射端向接收端同频传输.由于两个谐振线圈均参与了能量传输,所以该传输装置能在较远的距离实现效率较高的双频能量传输.为了验证该理论模型的特性,本文将其设计在PCB板材上并进行仿真和实验测试.仿真和实验结果表明:该双频磁谐振耦合无线能量传输装置的能量传输频率为6.78和13.56 MHz;在传输距离为装置尺寸60%时达到最高效率,其最高效率分别为88.5%和56.7%.     

压实能量与室内振动压实机械参数关系研究

室内振动压实机械参数对道路材料压实效果有直接影响,开展压实能量与室内振动压实机械参数关系研究对制定合理压实方法有重要意义。文章对水泥稳定碎石进行了室内压实试验,结合机械—土弹跳模型计算振动压实能量,阐明了机械参数变化过程中振动压实能量和激振力的变化规律,分析了压实密度与压实机能量的关系以及机械参数对压实能量的影响。结果表明:振动能量可以较好的反映压实能力,振动压实能量宜大于30 J;压实能量随振动频率和激振力的增大而先增大后减小,偏心角增大导致最大振动压实能量降低而最佳激振力不变,偏心块夹角应小于90°,当偏心块夹角增大时,需提高振动频率和减少配重,振动频率范围为24~32 Hz;压实机械的激振力随频率的提高而增大,激振力5000~7000 N为最佳范围。     

电磁场能量传输特性实验装置研究

基于磁耦合谐振式无线电能传输仪研制出一套电磁场能量传输特性实验装置,用于研究不同介质中(空气、有机玻璃及不同盐度的海水)电磁场能量传输效率与频率、距离之间的关系。实验结果表明:在空气介质中,当负载为3Ω时,最大传输效率对应的频率由谐振频率92 kHz偏移至88 kHz;传输效率随距离的增加而减小。当传输距离为10 cm、驱动为3Ω负载时,5 mm厚有机玻璃中的传输效率较空气中提升了1.39%;不同盐度海水中,当盐度为35‰时,传输效率出现一个极大值。因此,利用此实验装置有助于无线电能传输效率的研究及电磁场传输相关领域的研究。     

基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计

超声椭圆振动切削技术(Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。本文通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超声椭圆振动装置,利用有限元分析工具对该装置进行模态分析,找出了影响其谐振频率的关键结构参数并用全局优化模块优化参数,使装置的某一阶纵振和弯振模态的谐振频率一致,同时对该装置进行了多场耦合分析以预测不同相位下的刀尖运动轨迹。仿真分析表明,后盖板长度的变化会引起纵振和弯振模态谐振频率的显著改变,而底座厚度的变化对纵振和弯振模态的谐振频率几乎都没有影响,顶端长度的变化仅对弯振模态的谐振频率有一定程度的影响。基于上述仿真分析及优化,制造出UEVC装置的样机并测量其谐振频率和振动特性,测量结果显示该装置的谐振频率测量值与仿真结果吻合较好,所开发的装置能在谐振状态下输出椭圆轨迹,同时可通过调节施加电压的幅值和相位来使刀尖输出不同的椭圆轨迹,能用于脆性材料微结构曲面的加工。此外,对该超声椭圆振动切削装置施加频率与装置谐振频率一致的交流电时,其纵振和弯振的振幅将随电压幅值的增加而线性增大,其中弯振振幅对电压幅值的变化更为敏感。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

一种新型宽频激振器的设计及动力学仿真

为了改变传统的偏心激振装置激振频率单一的缺陷,设计了一种可以产生宽频激振的偏心轮机构,以达到提高振动夯实机构工作功效和扩大工作对象范围的目的.运用质点动力学基本方程,建立了在机构运行过程中不同时段下上述宽频激振器的分段动力学模型,同时基于弹性力的分段非线性,推导出机构支座约束反力与运动位置及滑块加速度的非线性关系式.通过一仿真算例,验证了机构设计初衷的可行性和新型激振器的优越性.结果表明：所设计的偏心轮激振装置在保留了传统激振器主频的基础上,增加了一些能量较大的倍频成分和分布较宽的分数频成分,且总的激振能量也较大.     

新型捣固装置的结构建模与仿真

针对国内捣固装置技术长期依赖引进,缺乏自主知识产权,通过对比分析Plasser,Matisa,Harsco 3家公司捣固装置的激振原理和结构特点,提出一种液压激振与夹持运动独立的捣固装置,以克服捣镐振动产生的夹持液压缸的摆动问题,并设计一种新型转阀来提高液压激振系统的频率和流量.通过建立捣固装置的数学模型,采用Matlab/Simulink软件进行研究.分析结果表明,当阀芯旋转频率为10 Hz,阀口轴向面积导通宽度为10 mm,阀芯沟槽的最大周向导通宽度为8 mm时,激振液压缸最大位移为4.2 mm,从而实现捣镐振幅为8.82 mm,激振频率为40 Hz的振动.阀口面积和激振液压缸位移的大小由阀口轴向面积导通宽度决定.当激振频率越大,激振液压缸位移和运动周期越小.     

低应变测桩的冲击脉冲及其谱分析

低应变测桩采用小锤敲击桩顶产生入射脉冲．检测时根据桩长、桩径等选择不同质量（铁锤、尼龙锤）和不同重量（轻、重）的小锤,激振出不同频率的入射脉冲,从而达到探测不同深度的桩身缺陷的目的。本文通过半正弦波模拟小锤的激振作用,采用积分变换等数学方法,求出小锤激振力的博氏变换模与频率的关系,绘制出关系图,从图中直观的反映了小锤激振能量随频率轴的分布规律。本次工作。直观地建立了小锤激振力与激振产生的应力波频率分布的对应关系,能够加深对动测理论的认识,同时也有助于理解动测曲线的滤波分析方法。     

双接触面直线驻波超声电机振子的动力学模型与实验分析

提出了一种直线型驻波超声电机振子,该振子通过改变振子激振频率,利用双面驱动,可以实现双向直线运动。推导出超声电机振子运动的动力学模型的解析式,对振子工作模态和工作频率进行实验分析并对理论分析结果与样机的实验结果进行了比较。     

路面质量检测方法及装置

介绍了一种现场道路质量检验方法,利用机械式偏心激振原理,设计了一台移动式激振装置.使激振头产生一定频率和振幅的激振力激打路面,在激振杆上安装一个传感器,可检测出激振头对路面的激打力和频率,根据检测路面相应变形情况进行综合分析,即可检测出路面的质量是否满足设计要求而实现现场检验.该装置体积小,既可作为实验室检测设备,又可在现场进行检验;检测结果完全符合国家标准.     

分段线性压电能量收集器机电耦合建模

为了减小现有分段线性压电能量收集器的纯机械模型理论值与实验值之间的误差,提出了装置的机电耦合模型,基于该模型给出了装置发电电压的幅频响应关系式,通过加工实验装置及搭建实验平台得到分段线性压电能量收集器发电性能实验结果。实验值与纯机械模型理论值、机电耦合模型理论值的对比表明:所提出的机电耦合模型相对于纯机械模型能够有效减小理论值与实验值之间的误差。在外部激振加速度为2 m/s2,撞击间距为1 mm条件下,装置发电最大电压值相对误差由15.81%减小到12.72%,工作频率宽度的相对误差由24.42%减小到4.41%。同时,对不同激振加速度及不同撞击间距的研究表明,所提出机电耦合模型更适用于分段线性压电能量收集器的进一步参数优化研究。     

基于多个压电换能器的接口电路

为了探究多压电换能器并联时的能量输出特性,以标准电路和同步电感电路(SSHI)为基础提出4种多压电换能器并联电路,对4种电路下的输出功率进行理论推导,并探讨激振力之间相位差对并联输出功率的影响.结果表明：如果多压电换能器采用先并联后整流的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对输出功率有影响,并且最终的并联输出功率由相位差、激振频率及接口电路共同决定.如果多压电换能器采用先整流后并联的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对并联输出功率没有影响,输出功率由激振频率和接口电路决定.对比4种接口电路,采用先整流后并联的SSHI接口电,输出功率峰值较高、带宽较宽,在4种电路中综合效果更好.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输（magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT）系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。     

水下磁谐振式电能传输最大效率追踪方法

磁谐振式电能传输系统在海水中工作时电磁波受到海水强烈的衰减导致输出功率较低。同时,由于发射和吸收端的阻抗不匹配导致部分能量被吸收端反射进而被海水衰减,造成效率的进一步降低。为了提高系统的传输效率和减小能量损失,本文提出了一种输出稳定型最大效率追踪方法,不仅实现了最大效率追踪,还保证了在一定条件下传输效率的稳定,保护了负载。本文运用仿真软件建立模型,对该方法进行了仿真验证;设计并制作了一个谐振耦合传输装置,通过实验研究证明了该方法对水下电磁谐振电能传输系统效率有显著提高作用。     

砂土中空沟、排桩隔振效果对比试验研究

为了研究砂性土中相同条件下设置空沟、排桩时隔振效果的优劣对比,以室外试验的方法对设置屏障时相同振源距、深度下两种隔振措施进行试验对比,结果表明:设置空沟时的隔振效果要明显优于排桩的隔振效果,当屏障深度、激振频率一定时,随着振源距离的增加,设置空沟时振幅降低比降低了0.069左右,排桩时振幅降低比降低了0.032左右.当屏障振源距、频率一定时,随着屏障深度增加,设置空沟时振幅降低比Ar值降低了0.069左右,排桩时,Ar值约降低了0.032.当振源距、屏障深度一定时,随着激振频率的增加,两种隔振措施的隔振效果都有所增强.     

精密同轴回转式测量机构模态分析及优化

在完成对某同轴回转式测量系统中回转装置的初期设计基础上,对其中回转装置进行模态分析,结果显示回转装置第一阶模态频率偏低,为避免其与检测现场激振频率发生共振,并提高检测精度,提出采用Workbench中灵敏度分析的方法,对回转装置结构进行优化,得到了回转装置的最佳设计方案。研究结果对提高系统精度,防止共振的发生等方面具有重要意义,为进一步的设计改进工作提供很好的理论支持。     

动力吸振器在后桥振动控制中的应用

对某汽车后驱动桥总成进行了传动系台架试验,发现振动频率为165Hz附近存在异常振动区。通过有限元模态计算以及台架约束模态试验确定该频率为后桥一阶弯曲模态频率。针对此共振频率设计了一款最佳调谐的阻尼式动力吸振器,并进行虚拟样机模拟验证和样件实物台架试验效果验证。结果表明:该吸振器减振效果良好,因为实车约束一阶模态频率与台架约束一阶模态频率相近,且该吸振器有效频带较宽,故其在实车上也会具有良好的减振效果。     

频率匹配对谐振无线电能传输效率的影响

基于共振耦合式无线电能传输机理和数学模型,对无线电能传输发送端与接收端谐振频率的测量与调整进行了研究,结合Matlab仿真和实际实验操作,研究了在固定距离下两线圈组成的系统电能传输效率与工作频率的关系,研究并比较在不同耦合系数k值条件下两端谐振点频率未匹配和匹配情况下电能传输效率.研究表明不同k值情况下电能传输效率与工作频率的关系曲线存在差异,在相同的k值条件下两端谐振点频率匹配时比两端谐振点频率不匹配时表现出更高的电能传输效率.对于远距离电能传输,即在k值较小的情况下,调节两端谐振点至频率匹配时将有效提高传输效率.     

低压自激脉冲射流装置频率设计

自激脉冲喷嘴是一种利用流体内部特性产生脉冲效果的装置,因此其打击力、频率、振幅等效果参数受到运行参数和结构参数的影响,为得到影响自激脉冲效果的重要参数,探索自激现象产生的内在机理,利用Fluent软件对工作压力、上喷直径、腔径、腔长4个因素进行了3水平共计24组实验,并利用JMP软件对打击力、频率和振幅进行了定性分析,得出本次实验的最佳结构配比,通过腔体内部流场分析进一步完善了空化产生的机理,并对结构做出一定优化,提高了自激效果.     

通讯抗震组合柜的动态测试与分析

本文对通讯抗震组合柜做了简单的实模态分析。试验中利用了1250频响分析仪AppleⅡ微型计算机以及激振与传感器等组成试验分析系统,对柜体结构进行了动态测试。试验中除求出导纳曲线外,还对奈奎斯特圆作了优化处理,求其最佳的各阶模态频率和阻尼比,并用此模态频率作为激振频率,从而求出各阶模态的主振型。