不同匹配层阵列式换能器的有限元仿真

匹配层材料及结构对于提高阵列式换能器的带宽、灵敏度及轴向分辨率有重要作用。为了探究不同匹配层材料对阵列式换能器性能的影响,该文通过有限元法模拟了包括高分子材料、0-3复合材料及镁合金等多种匹配层材料的阵列式换能器,综合比较了各自的频域特性及时域特性。仿真结果表明,使用AZ31B镁合金作为第一匹配层、Epo-Tek 301环氧树脂作为第二匹配层的阵列式换能器模型具有最佳的综合性能,从而为高性能阵列式压电超声换能器的开发、研究提供了新的匹配层设计参考方案。     

梯度匹配层宽带换能器的理论与数值模拟

传统的λ/4(λ为波长)共振透射的匹配技术所制备的匹配层已不能满足当前业界对高性能的要求。该文从理论上研究了一维变梯度密度材料和变截面波导管两种梯度阻抗匹配层模型的声传播情况,推导出阻抗梯度渐变材料的声能透射率。对多种形状变截面管道进行了数值模拟,分析了匹配层厚度及截面形状对透射率的影响。数值结果表明,变截面管道匹配层具有在高频声强全部透射的性能,且匹配层越厚,低频截止频率越低,用作超声波换能器的匹配层能提升换能器的性能。     

大功率超声换能器匹配技术研究

在电源与超声换能器间,匹配电路起纽带和桥梁作用。大功率超声系统能否正常工作,取决于匹配电路的设计。该文从大功率超声换能器的阻抗特性和实际工作条件出发,对换能器匹配技术进行了研究,提出了一种电容、电感串、并联结合的匹配电路,以及一种可对匹配电感值进行在线调节的新型电路结构。经过ADS仿真和实际工作验证,大功率超声换能器在这种匹配电路下可长时间稳定地工作,且调试上更方便快捷。     

超声波流量计精度影响分析及匹配层优化

针对超声波测量原理展开论述,通过对信号、时间、流场以及匹配层的分析,提出了影响流量计测试不确定性的各种因素,并重点对匹配层的性能进行分析。基于匹配层的制备和性能测试,分析了若干种配比不同的换能器对流量计测试精度的影响。声阻抗是超声波流量计的重要参数,根据该参数的变化对匹配层的声学特性进行分析,并对其频率和波形进行研究。     

超声换能器频率特性及匹配研究

超声换能器是一种强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗等特性差别很大.在超声换能器的应用中需要对超声换能器进行频率特性分析及阻抗匹配,以达到最高的传输效率和最佳的波形效果.详细分析了超声换能器的频率特性及匹配方式,并对超声换换能器参数进行了测试,根据测试参数设计了阻抗匹配电路.理论分析和实验测试表明,良好的频率及阻抗匹配电路有利于优化超声波发射波形,提高电声转化效率.     

基于单口S参数的超声换能器有载匹配研究

介绍了基于单口S参数理论进行超声换能器匹配的原理,并利用网络分析仪测量超声骨科换能器在空载和各种组织负载下的反射系数.结果表明,负载对换能器的匹配有很大影响.为提高切割效率,匹配电路中的变压器的变比应随负载的变化而进行自动切换.实验研究表明,采用相应的匹配电路后,空载反射系数绝对值增加了4倍,松质骨为负载时的反射系数绝对值增加了30倍以上,增加了负载输出功率.     

1-1-3型压电复合材料的水声换能器研究

应用切割灌注法制备了1 1 3型压电复合材料,并对其电学性能进行了测试。1 1 3型压电复合材料通过在压电晶柱间引入2种具有不同杨氏模量的聚合物,提高复合材料整体的机电耦合系数。经测试,其机电耦合系数达0.65。以此材料为基础制备了谐振频率为110 kHz的水声换能器,并研究了匹配层对1 1 3型压电复合材料换能器性能的影响。通过对比发现,当换能器具有匹配层结构时,可产生共振效应,能有效提高换能器的发射电压响应及接收灵敏度。     

压电换能器匹配电路的设计

介绍了压电换能器的电匹配原理以及匹配参数的测定方法。重点介绍了压电陶瓷换能器与D类功率放大器之间的匹配电路的设计及匹配变压器的设计计算。     

压电换能器T型匹配电路的优化

超声振动系统中,匹配电路的设计是根据换能器自身参数来确定的,通常并未考虑换能器与振动系统中其他设备连接时所引起的问题。实际上,压电换能器与整个超声振动系统连接后将引起动态电阻R1的变化,最初确定的匹配电路的匹配效果不佳。因此,利用动态电阻R1与T型网络电参数间的影响关系及匹配电路的2个匹配条件,重新优化调整T型匹配电路中的3个电参量,并用Multisim软件对优化后的电路进行仿真。结果表明,静态匹配条件下,优化后的T型匹配电路起到了更好的调谐作用,超声振动系统的输出功率和振动效率较优化前的匹配状态有较大提升,实现了最佳匹配效果。     

基于KLM等效电路的声学匹配层参数扫描法

在超声换能器的声学匹配层的实际实现中,往往无法得到特性阻抗值与经典理论公式计算结果正好吻合的材料。以超声换能器的KLM等效电路模型为基础,对声学匹配层的参数(特性阻抗和厚度)分别进行了扫描,通过绘制匹配效果图(匹配层特性阻抗-输出功率、匹配层厚度-输出功率)的方法寻找最佳的匹配参数。计算表明,当压电材料为PZT5,工作介质为水时,与经典公式提供的参数相比,利用此法所得带宽是前者的2~4倍。     

纯电动汽车动力系统参数匹配与优化

为了降低电动汽车的百公里能耗,针对电动汽车传动比提出了一种基于线性递减惯性权重粒子群算法（LDWPSO）的优化方法,并对电机系统、动力电池进行了匹配和选型。为提高目标函数精度和实现换挡策略与传动比的实时匹配,该优化方法以传动比为设计变量,以整车仿真模型输出的能耗作为目标函数,并与基于电机效率的换挡策略相结合,采用LDWPSO算法实现传动比的最优化。优化结果表明,电动汽车百公里能耗下降了3.7%,其他性能均满足设计指标。     

一种简易的T型匹配网络的设计

根据阻抗匹配的特点，提出了一种简单易行的Ｔ型匹配网络，并从理论上给出了网络中所需各电感电容的计算公式，通过实际对几个换能器的匹配，发现实验结果与理论基本符合     

换能器阵列形式对指向性的影响

针对声波定向换能器阵列形式对指向性的影响问题,该文根据声波叠加原理,从理论上推导了圆形活塞换能器阵的三维指向性计算公式。在此基础上,利用该理论公式,对24个压电换能器阵元分别布为4×6阵列、5×5-1阵列、3×8阵列、2×12阵列的指向性进行了分析,发现不同阵列形式三维指向性存在明显差异;方阵在各方向上指向性近似相同,而长方形阵则随长宽比的增大,在长、宽方向上的指向性差异增大。     

面向LTE深度覆盖的PTN接入层网络演进

随着LTE网络覆盖推向深入, PTN接入层网络的承载压力越来越大,本文通过详细分析不同场景的业务带宽需求,结合网络实际,提出PTN接入层网络演进模型,为PTN接入层规划和建设提供了重要的借鉴和参考。     

基于稳定匹配的认知无线网络协作物理层安全机制

在Underlay认知无线网络中,次用户被允许在主用户进行数据发送时接入主用户的频谱.此时,主用户将对次用户和窃听者造成干扰.利用协作干扰技术,主用户产生的干扰可以被用来改善次用户的物理层安全.基于此,本文针对包含多个主次用户的Underlay认知无线网络,提出了一种新的协作物理层安全机制.为了在保证主用户通信质量的前提下,最大化网络中次用户的总的安全容量,该机制将对次用户进行合理的频谱接入选择和功率控制.另外,考虑到个体理性和自私性对于频谱接入稳定性的影响,该机制利用稳定匹配理论将频谱接入选择问题建模为一对一的双边匹配问题,通过构建主次用户之间的稳定匹配来保证频谱接入的稳定性.仿真结果表明,使用本文所提安全机制,可以在保证主用户通信质量的前提下,稳定而又有效地改善网络中次用户获得的总的安全容量.     

压电超声换能器的阻抗匹配分析

介绍了压电超声换能器在串、并联谐振时的等效电路,并对换能器工作在两种谐振频率时的实时跟踪和工作性能进行了详细分析,通过对换能器的外部LC串联匹配分析和相应的阻抗匹配变换,提出了压电超声换能器在并联谐振角频率附近,具有很好的功率自动调节性能。