基于电替代原理的高精度光功率计仿真设计与精度分析

针对传统便携式热电型光功率计测量精度低的问题,基于电替代原理设计了一种便携式宽波段高精度光功率计。首先,建立光功率计的热平衡方程及温度响应的理论模型。其次,设计光功率计的结构,采用有限元软件(COMSOL Multiphysics)仿真分析各元件结构参数(材料、尺寸、位置)对其热平衡及光电传热过程差异性的影响,得到了光功率计的温度响应曲线。最后,研究了影响测量精度的主要参量,评估各影响量不确定度,分析光功率计的不确定度。结果表明：该光功率计能实现光功率的高精度测量,不确定度优于0.5%。     

基于原子浓度预测电迁移空洞位置的仿真分析

随着电子封装向高功率、高密度方向发展,互连结构面临着电迁移失效引发的器件可靠性问题。传统的仿真方法多数基于单个或者两个物理场进行的。以预测互连结构中空洞出现的位置为目标,采用有限元方法,提出一种综合考虑电场、温度场、应力场和原子浓度场完全耦合作用下获得互连结构中原子浓度的分布的仿真方法,预测原子浓度最小值处出现空洞。分别将该方法应用于互连引线结构和互连焊点结构,对比实验现象,验证了该仿真方法的准确性与可靠性,为集成电路设计的可靠性分析提供一种精准的预测方法,并提出失效判据。     

基于COMSOL Multiphysics电力电感器的有限元法仿真分析

电力电感器是许多低频电力应用的重要组成部分,相对较低的电压和高功率损耗决定了电感器设计有非常严格的要求,传统的依靠现有的解析公式或经验公式无法准确地得到实际的阻抗和电感量,随着计算机仿真技术的迅速发展,使实际工程应用问题得到有效解决,本文通过利用多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics以实现对电力电感器的精确设计,得到在指定的材料参数和一定频率下的电感值,磁通量密度,以及电势分布。     

基于ANSYS的润滑油路静电传感器建模与仿真特性分析北大核心CSCD

静电传感器的感应与监测性能与其特性参数相关,利用理论方法进行数学建模与计算是一种较有效的方法,但模型构建的难度较大。因此,采用基于有限元的建模和仿真研究方法,该方法可以对润滑油路静电传感器结构材质进行设定且无须通过复杂的理论公式推导。仿真结果表明:空间灵敏度在探极感应面中心区域内变化较明显;传感器效率随探极长度与直径比值增大而增大。仿真结果与理论模型计算结果变化趋势相一致,且更精确直观,对后续使用有限元方法研究结构更复杂的静电传感器的性能提供参考。     

机器人关节扭矩传感器的设计与性能分析北大核心CSCD

关节扭矩测试对具备旋转关节的机械结构研究有重要意义。通过对机器人关节扭矩的实时测量,可以充分了解其运行状态,便于实现机器人的精确控制。为了研究机器人的扭矩传感器,首先对其进行了仿真分析,使传感器结构得到了优化。然后对轮辐进行受力分析,得出了应变片的最佳粘贴位置。并利用惠斯登全桥电路对传感器进行测量,对实验数据进行拟合,得到扭矩传感器的线性度、灵敏度等参数指标。最后由公式推导和实验数据综合分析可知:输出电压和输入扭矩成线性关系。     

高精度电子鼻采样电路设计与检测系统开发北大核心CSCD

电子鼻融合了气体传感器阵列、数据采集电路和模式识别算法,可实现对不同气体的识别与分类。在电子鼻的研发过程和实际应用中,气体传感器阵列的响应、数据采集的精度直接影响着对目标气体的识别准确率。文中以高精度、宽量程采样为目标,设计半导体气体传感器电阻信号的采样电路,结合自动化配气系统提高信号采样稳定性。进一步通过上位机软件设计,研制出可测试多种气体的电子鼻检测系统。对乙醇、甲苯和甲醛3种气体的测试研究表明:该系统能够稳定地实现传感器电阻值信号采样,阻值范围在10 kΩ~100 MΩ,采样误差低于0.31%。结合良好的气体分类效果,展现出电子鼻应用于多组分气体检测的潜力。     

基于有限元的微型机器人足部仿真分析

本文在分析了微型机器人足部工作原理的基础上,基于多物理场耦合原理,利用COMSOL多物理场耦合分析软件建立了微型机器人足部三维电-热-结构耦合仿真模型,模拟并研究了微型机器人运动过程中足部的温度场以及弯曲变形行为。微型机器人足部弯曲变形等行为的模拟仿真结果与实验结果取得了很好的一致性,因此本文所建立的有限元模型可以用来预测微型机器人足部的弯曲变形等行为,对微型机器人关键零部件单元的研究设计具有一定的指导意义。     

基于ANSYS的COG邦定机压接精度分析

COG邦定机是TET-LCD液晶模块生产线上的关键设备.主要用于IC片与显示屏的精确压接.在设计开发半自动COG邦定机的过程中,本文运用ANSYS软件模拟仿真邦定机压头在加热作用下的变化,研究关键部位的位移极值.仿真结果对设计有指导意义,可以节约设计成本.     

一种高精度手持谐振密度计的研究北大核心CSCD

为了实现一种高精度手持式谐振密度计,设计了一种谐振频率测量传感器,并根据其结构特点提出了一种基于姿态补偿的测量方法。该谐振频率测量传感器创新性地将姿态角补偿引入测量流程中,首先,通过理论推导,建立了谐振频率测量传感器的姿态补偿简化模型,研究了钕铁硼磁柱做单自由度运动所产生位移的动态过程,确定了姿态角对待测液体密度的影响形式,并导出了补偿函数,得到了感应电动势基础补偿值和姿态角之间的三维函数关系,从根本上消除了手持式谐振密度计测量过程中姿态变化所导致的测量结果精度和鲁棒性下降问题。同时搭建了实验平台,实验结果表明:设备姿态角对测量精度和稳定性存在一定的影响,通过统计姿态角补偿和未补偿模型计算结果,在设计的4组实验中,应用补偿模型待测液体密度平均绝对误差为4.35×10^(-5)g/cm^(3),方差均稳定在10^(-11)量级,相比未补偿模型平均绝对误差提高了约0.00156 g/cm^(3),方差减小了约10^(-5)量级。     

用于微热板气体传感器的EHD打印有限元仿真北大核心CSCD

为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真结果表明:随着针头与衬底之间距离减小,锥射流形成时间单调减小;针头内径和接触角的增大都会使锥射流直径增大。根据仿真结果优化EHD打印参数,在微热板上打印花状气敏材料,不但保留了材料的微观纳米结构,而且形成了较为均匀的薄膜。     

新型高精度电反馈同步阀的设计与研究

同步阀控制的液压同步系统有很多种形式，各有特点。本文主要介绍一种应用大磁致控制器控制的新型高精度电反馈同步阀的设计与研究。     

网络接口高精度热电偶设计与误差分析

设计了网络接口的高精度热电偶.为了提高热电偶测量精度,采用单片集成温度传感器对热电偶冷参考结点补偿,并对温度分段拟合了热电势一温度一次或二次多项式,用单片机实现了热电偶的线性化.设计了单片机热电偶测量系统及其CAN2.0,SPI网络接口.系统误差分析及实验结果表明所设计的热电偶具有很高的精度.     

新型高精度电反馈同步阀的设计与研究

同步阀控制的液压同步系统有很多种形式，各有特点。该文主要介绍一种应用大磁致控制器控制的新型高精度电反馈同步阀的设计与研究。     

基于异构网格耦合的产品多物理场有限元数据集成与可视化仿真

在产品虚拟样机多物理场的性能分析和仿真过程中,由于分析目的和分析工具各不相同,各种物理场的有限元网格模型和仿真结果数据都是异构的。如何将异构有限元网格模型的几何和物理信息进行耦合,集成到虚拟环境中进行网格图形显示与结果数据可视化仿真是亟待解决的问题。提出产品多物理场异构有限元网格的几何特征映射与仿真结果插值方法,分别提取各异构网格模型的拓扑信息,建立过渡网格模型,根据空间相对位置将各异构网格节点与过渡网格模型节点进行耦合映射,实现异构网格模型物理属性到几何特征的映射。开发基于异构网格耦合的机械产品虚拟样机多物理场可视化仿真系统。     

一种新型霍尔角度传感器的设计与分析北大核心CSCD

节气门用角度传感器研究逐渐趋于小型化、智能化以及非接触测量。运用图解法对一种基于霍尔的新型角度传感器结构进行了磁路分析,得到磁体的工作点。运用Maxwell工程电磁场软件对该结构进行了有限元磁场分析,并且作了验证比较。最后通过试验,检验了传感器输入角度与输出电压的线性关系。结果表明:这种结构能较好反映角度变化,适于进一步的应用研究。     

基于Nastran的球轴承接触问题有限元分析北大核心

利用Patran建立球-板接触模型,在Nastran中对球-板的接触应力和变形进行数值模拟分析。讨论了两物体在同一接触点最大接触应力、接触变形不等的问题,得出合理的网格划分方法。并通过与轴承解析解的对比,验证了方法的可行性。     

基于二维卷积神经网络的电阻抗成像算法北大核心CSCD

电阻抗成像技术(EIT)是一种非侵入、无辐射和成本低的成像技术。其逆问题求解时,传统的解决方法存在空间分辨率差的弊端。为此,提出了二维卷积神经网络(2DCNN)的解决方法。采用该方法,在有噪声和无噪声环境下,对不同形状、大小和位置的目标物体进行仿真,并且与Tikhonov和深度学习网络(DNN)算法进行了比较。仿真结果表明2DCNN方法可以有效地提取数据特征,重建的图像相对于其他方法伪影少、分辨率高、成像质量高、抗噪声能力强。     

基于桶式原理的电机电磁-热耦合数据映射算法研究

针对电机电磁-热耦合计算问题,对耦合计算中的不同物理场载荷数据传递问题进行了研究。通过设计验证函数算例验证了径向基函数插值算法的传递精度,指出了原有算法由于涉及大规模矩阵求逆,而无法应用于耦合场计算;在径向基函数插值算法的基础上,提出了一种基于桶式原理的异构网格数据映射算法,利用分桶操作避免了大规模矩阵的求逆操作,将原有单一大规模矩阵求逆等效为若干小规模矩阵的求逆,实现了电机电磁-热耦合计算中损耗与温度在二维电磁场与三维温度场之间的相互传递;并以定子铁芯模型为算例,通过对比同构网格计算结果验证了本文所提算法的准确性。研究结果表明:该算法数据传递精度较高,能够满足电机耦合场计算需求。     

电涡流传感技术的原理与应用

电涡流传感技术可以用于水表的机电转换装置,其原理、结构及信号处理方法对机械水表实现机电转换功能、提高转换性能、降低转换功耗至关重要。分析了电涡流传感器的工作原理、关键特性参数及采用的信号处理;明确了机械水表实现较高转换准确度和较低制造成本的有效途径;介绍了电涡流传感技术应用于水表机电转换装置的部分发明专利;旨在帮助相关技术人员开拓思路,做好产品研发工作。     

惯性冲击式运动原理的理论分析与仿真

利用拉格朗日方程建立基于惯性冲击式驱动原理的微小型机器人的动力学模型，对该模型进行求解与仿真；利用有限元分析方法对机器人机构连行模态分析与瞬态动力学分析。两种分析方法都考虑了双压电膜机构与电场的耦合关系，以及机器人的支撑与管壁之间的接触摩擦。通过对两种方法的分析结果对比，验证了惯性冲击式运动原理的正确性，以及该原理用于管内移动微小型机器人驱动是可行的。