动态束源和电磁参数下高压电子枪聚焦特性

以国产ZD-VEBW系列高压电子枪为研究对象,通过理论分析电子枪轴上电位与束腰和束斑直径之间的映射关系以及带电粒子经过聚焦线圈时的运动轨迹,借助于CST仿真平台,构建了电子枪仿真模型。仿真得到了电子束束斑直径在不同静电聚焦结构参数下的变化规律,依据此规律设计了不同孔径的偏压杯、阳极,构建了电子束焊接试验平台;动态调整阴阳极距离和束源参数,进行了电子束焊接的单参数以及正交试验的研究。结果表明：阴阳极距离的增加会导致束斑直径增加,偏压杯孔径的增加会导致束斑直径的减小,阳极孔径对束斑直径的影响存在最优参数,聚焦电流的增加会导致束斑直径的减小;阴阳极距离取28.40 mm、偏压杯孔径取6.00 mm、阳极孔径取10.00 mm时,能够显著提高试验型号设备同功率下电子束焊缝的深宽比,有效提高国产化ZD-VEBW系列高压电子枪的焊接性能,验证了理论和仿真分析的正确性。     

基于CST高能电子束束斑尺寸仿真研究

电子枪聚焦透镜部件中电流所产生的电场及磁场的大小会影响电子束在加工工件上形成的束斑直径,影响电子束加工质量.为了更精确及真实反应电子束的运动情况,通过CST仿真软件对电子枪透镜部件来模拟整个电子束束流过程,在考虑不同因素对束斑的影响条件下进行分析,得出在不同像距下形成最佳电子束束斑尺寸的情况.为通过调控电流来实现焊接过...     

聚焦超声振动球壳的声压数值仿真及测量研究

为了解决高强度聚焦超声的声压场测量复杂、能量损失等问题,设计出了新型聚焦超声振动球壳装置,采用精确、便捷的测量方法,研究了聚焦超声振动球壳装置的声压场分布规律。建立了开口直径60 mm的聚焦超声振动球壳声压计算模型,计算了聚焦超声焦平面内垂直于声压轴方向上的声压理论值,分析了不同聚焦超声球壳孔径对声压轴处声压分布的影响;同时利用COMSOL软件对聚焦超声球壳的声压级进行了数值模拟,搭建了探针式水听器测量系统,通过实验验证了聚焦超声振动球壳的声压场分布。研究结果表明:随着聚焦超声振动球壳开口半径的增加,焦点附近主瓣的声压增加,其焦斑变小,声压在焦点处增大,声能量比较集中,聚焦超声振动球壳系统具有显著的聚焦特性;聚焦超声振动球壳比以往的高强度聚焦超声的声焦距更符合几何焦距,且误差较小,数值仿真结果与实验测量基本一致。     

基于迪恩涡流的流式三维聚焦芯片设计和仿真

根据迪恩涡流理论,设计了一个利用平面微加工工艺可以制作的流式三维聚焦芯片,并用FLUENT进行了仿真分析。研究了在弯管结构中,迪恩涡流的变化过程,以及样品被聚焦的过程。分析了不同的样品流速、鞘液流速对聚焦效果的影响。仿真结果验证了流式三维聚焦芯片的功能,并为三维聚焦系统控制提供了依据。     

超声点聚焦探头在球体中的声束发散与聚焦

探究了点聚焦探头焦点相对于球体在不同位置时的声束传播路径,讨论了进入工件内部的超声波束的聚焦与发散情况;分析计算出点聚焦探头在球体内实际焦距的表达公式,得到实际焦距与水层厚度等参数之间的关系;利用有限元分析软件建立点聚焦探头在球体内焦距变化的瞬态仿真模型,仿真结果与理论公式计算得到的结果基本一致;最后,通过实际焦距表达式确定了检测不同半径钢球的点聚焦探头的选型和水层厚度,实验现象验证了结果的可靠性。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的SRM磁链模型

以一台6/4级SRM电机模型的电流和磁链为输入,转子位置角度为输出,拟合了磁链-电流-角度模型,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真实验。在拟合模型时,为了提高训练效率,简化拟合模型,采用了粒子群优化BP神经网络隐含层神经元个数的算法,并进行了仿真实验。结果表明,粒子群算法优化BP神经网络的控制策略具有较高的训练效率。     

30kW/150kV高压电子束焊机磁聚焦系统重要参数设计

磁聚焦系统是电子枪的一个重要组成部分,其机械结构和重要参数决定了焊接时电子束束斑直径的大小。以30 k W/50 k V高压电子束焊机中的磁聚焦系统为例,介绍了磁聚焦系统重要参数——安匝数的计算方法,并用ANSYS软件对磁透镜内的磁场分布进行了分析,验证了在带有极靴的短磁透镜中,极靴附近小区域内会产生很强烈的磁场。     

同步磁阻电机的无速度传感器矢量控制技术研究

针对电机无速度传感器控制中,需要设计稳定、准确的观测器以实现系统全速范围内可控的问题,对同步磁阻电机的控制结构、控制器、考虑转速估算的磁链观测器等方面进行了研究,开展了一套基于转子位置定向的系统的控制方案的分析。根据同步磁阻电机的数学模型,建立了电压-电流型磁链观测器的小信号模型,分析了观测器的稳定性,给出了系统在低速反转模式下固有的不稳定特性;利用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,并利用基于d SPACE的半实物仿真实验平台,对控制方案、低速反转模式进行了实验研究。研究结果表明:使用电压-电流模型观测器在正转区能实现无速度传感器矢量控制,证明了方案的可行性;当系统处于低速反转区时观测器不稳定,证明了小信号模型分析的正确性。     

近场聚焦的纳米散射结构研究

为克服以近似理论分析为主的米氏散射方法在研究微粒粒径小于入射光波长情况下带来的局限性,采用了基于数值化模拟的有限时域差分(FDTD)方法对纳米级散射体微粒在近场聚焦光束下发生的聚焦作用进行仿真研究。以聚焦的线偏振光为光源,并将球形纳米空气粒子嵌入固态浸没透镜底面光束聚焦点位置,使用FDTD仿真软件模拟了纳米空气粒子附近的光强分布信息。通过改变相应的仿真条件,选出最合适的纳米散射结构参数,实现了良好的聚焦成像效果。     

永磁同步电机转矩波动分析及其抑制

针对车用电驱动系统的高频噪声问题,研究了永磁同步电机矢量控制系统的转矩波动问题。其主要来源为位置检测产生的影响、电流检测产生的影响、逆变器中产生的误差、磁链谐波以及齿槽效应等电机本体的影响四方面。之后建立永磁同步电机矢量控制MATLAB/Simulink仿真模型,针对角度误差对比分析了转矩波动三维谱图,并与转矩波动分析相验证。最后,给出了两个角度误差引起的转矩波动的抑制方法并通过仿真验证。