压电机电阻抗结构损伤监测机理研究

基于压电-结构的机电阻抗模型,分析了模型中结构机械阻抗与压电传感器电阻抗之间的耦合关系。研究了压电机电阻抗测试法,并根据压电-结构模型中的机电阻抗谱研究损伤监测方法,给出了基本原理。利用在铝板上的测试和实验,验证了压电机电阻抗测试法及不同距离模拟损伤对压电机电阻抗谱的影响和变化趋势,探讨了阻抗分析技术用于损伤监测的可行性。研究与实验结果表明,在高激励频率作用下,随着损伤距离的变化,压电机电阻抗也会发生相同趋势的变化。     

共烧温度对Pt/YSZ泵氧电极性能的影响

以钇稳定氧化锆(YSZ)为固体电解质,Pt作为电极材料,在不同温度下共烧制备了泵氧电极层原型。借助计时电流法和电化学阻抗谱(EIS)法,并结合SEM分析研究了共烧温度对泵氧电极性能的影响。结果表明,随着共烧温度的增加,泵电流先增大后减小,界面电阻先减小后增大,1 400℃共烧电极三相界面(TPB)最长,活性最强;随着共烧温度的增加,电极反应活化能略微降低。虽然1 400℃共烧电极活化能较1 450℃大,但由于其活性区域大,三相界面长,综合表现为1 400℃共烧电极催化活性最强。     

对称电极组空间位阻效应交流电渗流研究

建立了一种对称电极组交流电渗流微泵结构,通过改变相邻电极间的AC信号相位,可以方便地实现对微通道流向的控制。根据双电层离子数的空间位阻效应修正,数值求解了双电层Poisson-Boltzmann方程和液体流动Navier-Stokes方程,得到了对称电极组交流电渗微泵的流动特性。分析了微泵流速与交流电压幅值、频率等参数的关系特性,并与双电层Debye-Hückel线性解进行比较。结果表明,空间位阻效应修正在低电压时与Debye-Hückel线性解一致,但是在高电压时会产生高频反向流。     

Pt/YSZ泵氧电极响应特性研究

以钇稳定氧化锆(简称YSZ)为固体电解质,Pt/YSZ为电极材料,制备了NOx传感器。采用计时电流法(chronoamperometry)和电化学阻抗法(EIS)研究了Pt/YSZ泵氧电极对O2和NO的响应特性。结果表明,氧气浓度基本不影响电极活化能,在相同测试温度下,随着氧气浓度的增加,泵电流呈直线增加,界面电阻降低;氧气浓度一定时,泵电流与测试温度呈指数关系。特定测试温度下,随着NO浓度增加,泵电流呈指数增长趋势,而界面电阻逐步降低。     

脉冲电镀添加剂和氯离子对铜电极过程作用的电化学研究

文章采用正交实验以及在不同条件下电极的极化曲线、循环伏安曲线和电化学交流阻抗谱等电化学暂态技术,研究了酸性脉冲电镀专用添加剂S3、S4以及氯离子对铜电极的阴极极化和阳极行为的影响。     

三维交流电渗流泵的流量增强效果

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般忽略电极厚度的影响;而三维交流电渗流泵通过将电极厚度设计成台阶形式后,可以大大提高电渗流泵的流量。数值研究了电极台阶高度对三维交流电渗流泵流量的影响。研究发现:在驱动电压幅值不变的条件下,随着台阶高度的增加,三维交流电渗流泵流量也会增大;而当台阶高度增加到一定程度后,流量又会随着台阶高度的增加而减小。因此,在三维交流电渗流泵的设计制造中,需要优化电极的台阶高度,选择合适的台阶高度可以极大地提高电渗流泵的流量。通过和传统交流电渗流泵的比较,还研究了三维交流电渗流泵对流量的增强效果。结果表明:在相同模型尺寸参数下,优化台阶高度后的三维交流电渗流泵能极大提高流量。     

基于阻抗检测微传感技术的皮肤渗透性评估方法

基于宏电极的单频皮肤阻抗测量是利用阻抗进行皮肤渗透性研究的传统方法之一,其存在误差大、灵敏度低且不易于设备集成的缺点。由此,该文通过分析皮肤的分层生理结构以及皮肤渗透性与角质层(SC)阻抗的关系,设计了基于柔性非对称叉指微电极的皮肤阻抗传感器,构建了RCW分层阻抗模型,实现了对人体角质层阻抗的检测分析。实验结果表明,传感器输出的阻抗模值 和 模型拟合参数可用作表征皮肤渗透性的重要指标。该方法可用于区分不同个体的皮肤渗透性,为人体生理生化检测相关的可穿戴设备参数调节提供依据。     

CdZnTe晶体缺陷的交流阻抗谱研究

宽禁带II-VI族半导体化合物碲锌镉(CdZnTe)晶体是制备室温X和γ射线探测器的理想半导体材料,但其晶体缺陷特性对探测器性能有重要的影响,一直是人们研究的热点与难点。文中采用垂直布里奇曼法生长了CdZnTe晶锭,XRD测试表明晶片呈现(111)取向。通过测试样品不同温度下的交流阻抗谱,研究了晶体缺陷的阻抗特性。结果表明,制备的CdZnTe单晶具有负温度系数效应,化学法制备的Au电极与晶片之间形成了欧姆接触,没有出现电极界面和晶界对阻抗谱曲线影响,晶粒导电机制占主导。利用Arrhenius方程拟合曲线获得晶体缺陷的激活能为0.48 eV,表明晶体缺陷以Cd空位为主。     

氧化锆氧传感器Ag/Pd电极的表征

采用陶瓷注射成型技术制备了氧化锆固体电解质基体,在烧成的氧化锆基体上涂制Ag/Pd电极浆料,然后将电极在不同温度下烧结。利用扫描电镜(SEM)对所制备的电极表面微观形貌进行表征。结果表明电极烧结温度对电极微观形貌影响很大;利用电化学阻抗(EIS)研究了Ag/Pd电极的电化学性能,显示出Ag/Pd电极优良的电化学催化性能。     

氧化锆氧传感器Ag/Pd电极的表征

采用陶瓷注射成型技术制备了氧化锆固体电解质基体，在烧成的氧化锆基体上涂制Ag/Pd电极浆料，然后将电极在不同温度下烧结。利用扫描电镜（SEM）对所制备的电极表面微观形貌进行表征。结果表明电极烧结温度对电极微观形貌影响很大；利用电化学阻抗（EIS）研究了Ag/Pd电极的电化学性能，显示出Ag/Pd电极优良的电化学催化性能。     

非线性及粒子空间效应对交流电渗流泵的影响

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般采用Debye-Huckel(D-H)线性近似法。但该方法只在电压很小时才成立,这和实际情况不符;此外,交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象也不能由D-H近似法给出正确的预测。当电压较大时,一般采用非线性的Poisson-Boltzmann(P-B)模型。但是,P-B模型也无法对交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象进行预测。在P-B模型中,溶液粒子被当作一个空间点,忽略了粒子间的相互作用以及粒子本身的空间体积效应。实际的粒子都有一定的空间体积,当电压较大、溶液浓度较高时,粒子的空间体积不应被忽略。由于粒子的空间体积,通过引入粒子空间效应对P-B模型进行修正后,给出了交流电渗流泵在较大电压下的数值模型,并对交流电渗流泵在较大电压下的高频率反向流现象进行了成功的预测。     

CO2激光诱导空气等离子体放电通道特性研究

为了研究高能脉冲CO₂激光诱导空气等离子体放电通道的特性,建立了高压电容充放电实验平台,激光束经离轴抛物聚焦镜汇聚,引发间距可调的盘状电极和针状电极之间的等离子体放电通道。利用电气参量测量、发射光谱测量等手段,分析了等离子体放电通道的启动特性、阻抗特性和等离子体密度。结果表明,激光束与放电方向同轴的结构以及较大的脉冲能量,使得激光诱导等离子体放电通道的启动时间大幅缩短,50mm间距的等离子体通道,启动时间约为2μs;激光诱导等离子体放电通道的阻抗很小,约1Ω~2Ω,并且阻抗值随放电电压的增加有减小的趋势,而与等离子体通道长度的关系不明显;由谱线的Stark展宽计算获得的空气击穿之后、放电启动之前的等离子体电子密度约为1019cm-3,尽管放电启动时等离子体辐射显著增强,但等离子体密度近乎单调下降。这些结果将有利于高能脉冲CO₂激光诱导空气等离子体放电通道的应用研究。     

Designing a mirrored Howland circuit with a particle swarm optimisation algorithm

Electrical impedance spectroscopy usually requires a wide bandwidth current source with high output impedance. Non-idealities of the operational amplifier (op-amp) degrade its performance. This work presents a particle swarm algorithm for extracting the main AC characteristics of the op-amp used to design a mirrored modified Howland current source circuit which satisfies both the output current and the impedance spectra required. User specifications were accommodated. Both resistive and biological loads were used in the simulations. The results showed that the algorithm can correctly identify the open-loop gain and the input and output resistance of the op-amp which best fit the performance requirements of the circuit. It was also shown that the higher the open-loop gain corner frequency the higher the output impedance of the circuit. The algorithm could be a powerful tool for developing a desirable current source for different bioimpedance medical and clinical applications, such as cancer tissue characterisation and tissue cell measurements.     

Metallic 1T‐WS2 for Selective Impedimetric Vapor Sensing

Selective gas sensing is of immense importance for industrial as well as safety purposes. Here it is shown that metallic 1T phase transition metal dichalcogenides, such as tungsten sulfide (WS₂), provide sensitive and selective platform for gas sensing. Using impedance spectroscopy distinguishable alterations can be detected on the impedance phase spectrum of interdigitated gold electrode modified with chemically exfoliated 1T‐WS₂ caused by different vapors. In particular, it is found that the impedance phase spectra of 1T‐WS₂ device present different resonant frequencies with maximum around 1 Hz in the presence of methanol vapor and around 1 kHz in the presence of water vapor. Such a well‐distinguished signal allows their selective detection also when they are present in a mixture. The impedance phase spectra allow the selective methanol and water vapor sensing with an impedimetric device based on 1T‐WS₂. This system utilizing 1T phase of WS₂ for selective gas sensing based on impedance spectroscopy opens new avenues for gas sensing and shall find wide spectra of applications.     

低压电力线信道阻抗测量与匹配

为了测量电力线的阻抗,设计一个电力线载波通信信号发射系统,分析了电力线信道的阻抗特性,根据LC谐振原理,设计低压电力线阻抗测量方案并制作了实际电路在学校各个地方进行实际测量。根据实际测量结果,得出电力线电抗呈感性,包含电阻和感抗两部分,并且阻抗变化的主要因素是感抗的变化。对于实验室、宿舍、办公室这类用电器较多的环境,电力线的电感值较小;而对于教室、走廊、活动室这类用电器较少的环境,电力线的电感值较大。这一结论对电压电力线的阻抗匹配是非常有用的,最后提出一种简单实用的匹配电路设计。     

一种开敞式脊加载折叠波导慢波电路的高频特性

提出了一种开敞式脊加载折叠波导慢波结构.通过除去直波导段周围的金属边界,形成一种开敞式结构以减弱色散,同时在直波导段加脊以提高耦合阻抗.研究表明,和传统结构相比,新型结构在不影响带宽的前提下,有效提高了耦合阻抗,尤其在大功率设计情况下,耦合阻抗的提高接近1倍.     

任意槽形矩形慢波结构高频特性分析

矩形慢波结构及其变态具有易于微加工、横向尺寸大、散热好等优点,是一种有潜力工作于毫米波段或亚毫米波段的高频系统.文中利用场匹配的方法推导出了任意槽形状开放式矩形波导慢波结构的统一色散方程,并利用数值计算方法分析了几种特殊槽形状加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗,得到三角形结构色散和耦合阻抗均最弱,而倒梯形结构色散最强,耦合阻抗最大.     

敷薄吸声层目标壳体高频吸声性能的改进方法

从应用角度对小目标壳体进行了高频近似,利用声传播理论和粘弹性理论推导了敷设薄吸声层多层结构的声场特性.提出用敷设多层粘弹性材料代替敷设单层吸声层,以实现吸声层的阻抗渐变.计算敷设多层薄吸声层结构的高频回声特性,并分析了吸声层阻抗渐变存在的规律及其对吸声性能的影响,给出了改善其吸声性能的方法.分析结果表明:吸声层总厚度相同时,具有合适阻抗配比的阻抗渐变结构能够改善吸声模型性能.最后,通过对敷设某型聚脲和橡胶材料多层结构的仿真,验证了结论的正确性.     

复合材料垂尾隐蔽式短波天线研究

为研究复合材料垂尾对机载短波天线输入阻抗和辐射特性的影响,分析了不同机载隐蔽式短波天线的结构和性能,提出了一种基于复合材料垂尾的新型回线天线结构,并利用基于时域有限差分法的仿真软件XFDTD对这种位于机垂尾前缘的隐蔽式回线天线和传统的机载套筒天线分别进行了建模和仿真。根据仿真结果分析并总结出了复合材料垂尾对这两种机载短波天线输入阻抗和辐射特性的影响情况。通过与传统回线天线的比较,验证了新型回线天线的可行性和优势。仿真结果对实际机载短波天线的研究和设计有一定的参考价值。