二维周期阻尼三明治板结构声辐射特性研究

现有对二维周期结构的研究大多集中在振动带隙上,而对于层芯为二维周期粘弹性阻尼材料的三明治夹层板结构,其声辐射特性的研究仍较少。该文以有限元与边界元结合的方法为基础,通过理论建模和数值仿真,并将场点声压数据RMS处理,得到声场的声压均方值作为衡量结构声辐射特性的标准,对影响二维块状周期阻尼双层板壳结构声辐射特性的阻尼层芯厚度和晶格常数进行了研究,得到了在中低频段两者对结构声辐射特性的影响规律。     

二维周期阻尼薄板结构的隔声特性

薄板结构中,传统大块敷设阻尼虽然能提高隔声量,但不利于轻量化设计,因此提出二维周期阻尼敷设方式,借助有限元法及VA one声学仿真软件,分析二维周期块状阻尼分布、形状等参数对薄板隔声特性的影响。结果表明,随着阻尼数目的增加,在16~125Hz和250~1 000 Hz频段内,6块阻尼敷设方式隔声量最小;全频段范围内,x、y方向晶格常数均为100mm时,隔声量最小。因此,在特定频段内,合理调整周期阻尼结构的晶格常数及阻尼数目能使隔声量达到最大;二维周期阻尼形状对隔声量有较大的影响,对于圆、正三角形及矩形三种特定的阻尼形状而言,圆形阻尼形状隔声效果最优。     

机箱开孔位置对无线电辐射骚扰的影响

针对电脑机箱开孔产生的电磁辐射骚扰之一,建立了矩形机箱模式函数,并通过求解相应的TM场和TE场方程得到各种模式的电场分布。理论分析与实验及仿真结果表明,并行口和串行口开孔易导致电磁辐射骚扰,且在机箱yz面中心位置开孔引起的辐射骚扰最强,从而为辐射骚扰抑制提供理论依据。     

不同黏性液体激光击穿声辐射特性研究

激光与液体介质相互作用时,在不同液体参数情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性.为研究液体黏性、饱和蒸汽压等特性对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,推导了激光空泡壁的运动方程,构建了激光击穿声辐射测量系统,实验研究了不同液体参数对光击穿辐射声信号的影响.结论:液体饱和蒸汽压越高.激光空泡膨胀辐射的声波强度越低;液体黏性系数越大,将减缓空泡溃灭的速率,导致空泡牛存周期增长,并使空泡溃灭辐射的声波强度降低.     

二维声子晶体能带特性研究

介绍声子晶体的概念及其种类,基于平面波展开法,设计了以环氧树脂为基底,铝为散射体材料的二维XY模式声子晶体,模拟得到了能带范围为5．838KHz至8．981KHz,比较了铝、铝2和铝3的能带结构,得到随着铝密度和杨氏模量的增加,剪切模量的减少,能带宽度增加。同时还比较了随着散射体半径的增加,计算得到能带宽度也增加了。结论为二维XY模式声子晶体器件的制作提供理论参考。     

基于辐射电磁波监测技术的断路器开断性能研究

断路器在开断电流时,当触头两端的电压高于触头间灭弧介质的击穿电压时,动静触头将发生击穿,产生开关电弧,并激发空间高频的电磁波向外辐射。向空间辐射的高频电磁波信号与灭弧气体特性、机械特性及绝缘结构等多种因素相关,反映着断路器的开断能力。本文仿真计算了断路器辐射电磁波的过程,建立试验研究平台,测量对比了全新触头和退役触头开断过程中辐射电磁波的波形,开展了基于辐射电磁波监测技术的高压断路器开断性能研究。研究结果表明:随着触头表面烧蚀程度的增加,断路器开断性能下降,更容易发生电弧重燃,燃弧时间相对于全新触头会有明显的增加,同时对外辐射电磁波的持续也增多,辐射电磁波的持续时间可以作为判定断路器开断性能的判据。本文的研究内容为辐射电磁波监测技术在断路器开断性能的评估提供了技术参考与依据。     

辐射阻尼正反馈增强作用的磁共振成像模拟

如何增强成像对比度是磁共振成像领域的研究热点之一,辐射阻尼(RD)对样品微小差异有较强的敏感性,通过正反馈增强辐射阻尼可提供全新的对比度机理。通过建立正反馈增强模拟算法,模拟分析了不同参数下的对比度机理,并结合新的磁共振方法(iMQC),探究了共同作用下的磁共振成像特性。这将有助于探索辐射阻尼在磁共振成像领域的应用。     

激光致声水中辐射声场的方向性研究

文章针对现有声纳技术探测水中小目标的实际困难,从激光致声辐射声场的线性模型出发,应用声纳基阵的波束形成原理,建立了等离子体圆盘模型,对激光致声水中辐射声场的方向性进行了理论研究,得到此声场的方向性图,进而分析和比较了功率不同的激光束所激发的辐射声场的方向性,并得出一定的规律.     

运动阻尼对晶体摆动场辐射稳定性的影响

从势和场的观点出发,考虑电子多重散射和晶格热振动的影响,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为广义摆方程;在线性近似下,把摆方程化为带有阻尼项的Mathieu方程。用变形参数方法求出了Mathieu方程的过渡曲线,讨论系统阻尼对稳定性的影响。结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好。为晶体摆动场辐射的获得提供了较为宽松的物理条件。     

压电分流阻尼系统的抑振效能的研究

基于正压电效应的压电分流阻尼技术,具有简单,低功耗,轻便,易控制等优点,已广泛应用在结构被动控制中.在航空航天领域的应用中,考虑到加工和操作上的工艺限制,如附加质量、附加刚度、结构空间和成本等,提出了压电分流阻尼系统能量转化效能的概念.该文首先从理论上分析了系统有效机电耦合系数对压电分流阻尼抑振效能的影响,然后利用不同面积的压电元件进行薄板结构的振动控制,得到了不同目标结构的最佳抑振效果,计算出压电分流阻尼系统抑振效能与压电元件单位面积间的关系.结果表明,随着压电元件面积的增大,压电分流阻尼系统的振动抑制效果增加,而能量转化效率降低.因此,在实际应用中要权衡考虑系统能量转化效率和抑振效果以及附加质量等因素.     

高斯波束对水中球形粒子的声辐射力研究

该文根据级数展开理论,将入射高斯波束用球函数展开,计算了高斯波束的波束因子,并根据声波辐射力理论,推导出球形粒子在高斯波束轴上偏离高斯波束中心时所受声辐射力的解析表达式,对刚性和液体球形粒子在高斯波束作用下的声辐射力进行了数值模拟,分别讨论了高斯波束束腰半径的变化及球形粒子位置的变化对辐射力特性的影响。仿真结果表明,当球形粒子半径与波长的比值(ka)固定时,高斯波束束腰半径对声辐射力有影响,随着束腰半径的增大,球形粒子所受的声辐射力逐渐变小;当球形粒子的半径相对波长较小,球形粒子在波传播方向上向相反方向等距离偏移高斯波束中心时,球形粒子所受的声辐射力大小相等,方向相反。     

高斯波束对水中柱形粒子的声辐射力研究

根据级数展开理论,将入射高斯波束用柱函数展开,计算得到高斯波束的波束因子。根据声波辐射力理论,推导了水中位于高斯波束中心的柱形粒子在声场中的辐射力的解析表示式,对不同材料的柱形粒子在高斯波束作用下的声辐射力进行了数值模拟,讨论了高斯波束的束腰半径的变化对柱形物体所受声波辐射力的影响。仿真结果表明,高斯波束的束腰半径对声辐射力有影响,随着束腰半径的增大,位于波束中心的柱形粒子所受的声辐射力逐渐变大,当束腰半径远大于声波在水中的波长时,声辐射力的大小接近平面波声场的声辐射力。     

薄膜体声波谐振器电极效应研究

运用传输线路法推导了薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)的输入阻抗公式.利用输入阻抗公式,研究了不同材料FBAR构成中电极材料和厚度对FBAR有效机电耦合系数的影响,FBAR最大有效机电耦合系数优化理论.由结论可知,FBAR的有效机电耦合系数随电极的厚度和密度变化明显,在低密度电极材料时,电极厚度增大明显降低了FBAR的有效机电耦合系数;同时,在电极厚度较厚时,电极密度越大越有利于获取高的有效机电耦合系数.所得结论,可应用于FBAR设计与优化中.     

薄膜体声波谐振器的热学分析

采用有限元分析软件Comsol Multiphics构建谐振器三维模型,研究器件结构、材料对其热性能的影响。固态装配型谐振器(SMR)有更好的热传导能力与热应力稳定性。在SMR器件中增加一层SiO2,其最高稳态温度上升7℃。器件最高稳态温度随其谐振区面积的减小而迅速增大。当器件换用高热导率材料时,器件最高稳态温度及其随热耗散功率增加而增大的幅度明显降低。     

MEMS压阻加速度传感器阻尼特性研究

研究了空气阻尼对MEMS压阻加速度传感器性能的影响,建立了传感器动力学模型和空气阻尼模型,分析了空气间隙大小与传感器阻尼系数的相互关系,通过控制空气间隙可以达到控制加速度传感器阻尼的目的。根据分析结果设计了三明治结构封装的传感器,应用有限元仿真软件,对传感器的应力和应变进行了仿真计算,完成传感器结构参数设计;采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装工艺,制作了MEMS压阻加速度传感器。测试结果表明,采用三明治结构封装形式,可以控制压阻加速度传感器的阻尼特性,为提高传感器性能提供了途径。     

蓝宝石衬底上氮化镓薄膜的声表面波特性研究(英文)

研究了蓝宝石上非掺杂GaN,p型GaN和p-GaN/n-GaN 3种薄膜材料的声表面波特性。在p型GaN薄膜中观测到中心频率分别为255MHz和460MHz的Rayleigh模和Sezawa模,插入损耗为-42dB。研究了退火工艺的影响。在N2中800K温度下退火,Rayleigh模和Sezawa模的旁带抑制比分别提高了5.5dB和10.2dB。结果表明具有高阻、足够厚度和高表面质量的GaN薄膜在射频单片集成滤波器领域具有广阔的应用前景。