剪式压电微喷的设计及分析

利用压电陶瓷的厚度切变振动,设计出一种新型微喷。介绍了它的结构、工作方式及驱动方法。用弹性薄板模型对微喷进行理论分析,推导出振动位移函数,估算了自由振动基频和受迫振动端部位移。用有限元软件模拟振动模态,其模拟结果与理论计算接近。使用微电子及微电子机械系统(MEMS)工艺,在国内首次制备出该类型微喷,加载驱动波形后达到喷射效果。     

用加速度传感器测量振动位移的方法

介绍了一种用加速度传感器测量振动位移信号的方法。该方法采用频谱转换法,首先将加速度谱转换成位移谱,再计算出位移谱中每个频率分量对应的幅值、圆频率和初相角,最后对各位移分量进行叠加得到振动位移的时间历程。验证试验结果表明该方法可行,精度可满足工程实践的需要。     

掺GeO_2色散位移单模光纤接头损耗、大弯损耗、微弯损耗和瑞利损耗的分析

由于单包层色散位移单模光纤与实际折射率分布无关,在精确处于零色散波长λ_0时,用简单的表达式,即只取决于λ_0下拉普拉斯模斑尺寸值的表达式就能精确地得到标题所列的各种损耗成份。在λ_0=1.55μm时,可利用这些关系式来计算任意纤芯折射率分布的单包层色散位移光纤中的总损耗,并使之减到最小。     

表面加工微多晶悬梁在振动载荷下的响应分析

以表面加工多晶硅悬臂梁为例分析了MEMS器件在振动环境下的可靠性。将悬臂梁看作一个质量分布参数系统,采用梁的线性弯曲振动方程,运用数学物理方法计算出悬臂梁在振动载荷下的位移响应和应力分布,依据半导体测试国家标准,对典型的实例进行了具体分析,得到了不同尺寸梁的最大位移和最大应力。其结果可为预测悬臂梁的断裂失效和粘附失效提供理论基础,为悬臂梁的设计提供参考。     

一种评估旋转式机械设备工况的方法

用数据采集系统采集旋转式机械设备旋转构件上所选测点的振动位移，并计算出该振动参数基本统计特性的数值，就可以应用本文提出的判断不等式对设备的工况进行初步评估。动力增益因子的引入使静态测量精度能用于对振动动态过程的分析。以集成电路制造专用设备硅片磨床为例，阐述了这种评估方法。     

Cymbal换能器的有限元动力学分析

用有限元法和ANSYS5．7软件模拟、分析了Cymbal换能器的动力学特性。在模态分析的基础上进行了动力学分析，计算了Cymbal换能器前3阶振动模态的位移分布曲线，速度分布曲线和加速度分布曲线。研究了Cymbal换能器的不同空腔高度与它的谐振频率、位移、加速度和速度分布曲线之间的关系。研制了Cymbal换能器样品。ANSYS5．7软件的Cymbal换能器动力学分析结果与用POLYTEC PSV300-F Scanmng Laser Vibro-meter型激光扫描仪对Cymbal换能器样品的实测值相近。     

多自由度超声电机振动频率的修正

多自由度超声电机是将两种以上的超声振动模式按照一定的方式组合,通过在定子表面的椭圆运动实现转子的多自由度转动.该文对纵弯复合模式圆柱形多自由度超声电机的振动特性进行了研究,该电机的定子由两组夹心式振子组成:一组夹心式压电片在电压激励时能在纵向产生较大的振动位移;另一组夹心式压电片由2个纵向振动的压电片和4个铜电极组成,用于产生两个方向的弯曲振动.为了研究电机的工作特性,参照换能器频率的计算方法,通过纵弯振动的波动方程推导了电机纵弯振动频率方程,考虑多自由度工作时,电机定子纵弯振动的相互影响,对纵弯振动频率方程进行了修正,并将理论计算结果、数值仿真结果及实验测试结果进行了比较,证明了理论计算的正确性.     

贴片云纹干涉法测量离面位移及振动

本文首次提出用贴片云纹干涉法测量离面位移及振动,文中就测量原理,定量公式,灵敏度等问题进行了讨论,并给出实验结果。     

凹桶型弯张换能器有限元计算及其实验验证

用有限元法对凹桶型弯张换能器进行了建模与分析计算。首先介绍了用有限元模型分析换能器的基本理论,然后建立了凹桶型弯张换能器的轴对称有限元模型,给定换能器的材料属性与边界条件,计算其在空气和水中的导纳曲线,及其发射电压响应。分别在空气和消声水池中对凹桶型弯张换能器的导纳曲线、谐振频率及发射电压响应进行了实验测量,理论计算结果与实验测量结果基本一致。研究结果表明,用有限元模型对凹桶型弯张换能器进行建模与计算是正确有效的,它能在换能器的设计阶段就对其性能进行预报从而指导换能器的设计,并为进一步分析换能器的声辐射特性提供了表面振动位移和振速分布。     

用BASIC语言计算YAG晶体增透膜

本文介绍一种用BASIC计算语言编写的“光学薄膜光谱特性计算”的源程序。用此源程序在154机上对激光工作物质YAG晶体进行了多种膜系设计计算。得到了剩余反射率低于1×10~(-4)的高增透效果的非λ_0/4和λ_0/4的膜系。通过对计算结果的分析,进一步掌握了YAG晶体的增透膜系与光学薄膜材料的折射率之间的关系。     

四自由度压电自感知微夹钳的设计

为提高压电微夹钳操作的灵活性,省掉用于检测其位移的外部传感器,该文设计了一种新型的四自由度压电微夹钳,并采用自感知方法获得其钳指位移。首先,基于两组空间垂直交叉的横向逆压电效应,设计了在夹持方向和垂直夹持方向上同时运动的四自由度压电微夹钳新结构;其次,基于压电晶片在电压作用下发生变形的同时在其表面产生电荷的思想,提出了电荷积分的自感知方法获取压电微夹钳的钳指位移;最后,通过实验测试了压电微夹钳的静动态特性及位移自感知特性。实验结果表明,基于自感知方法获得的位移与基于传感器获得的结果具有较好的一致性。     

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性,提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量,并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量,测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量,最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析,提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。     

基于双激光视觉成像与BP算法的微小位移测量

针对现有单激光视觉微位移测量方法中利用的图像特征信息不丰富,导致测量结果不精确的问题,本文提出了一种直射与斜射结合的双激光微小位移测量方法,配合BP(Back Propagation)神经网络实现位移的高精度测量。论文采用透镜成像和小孔成像的原理对双激光模型进行理论分析,使用ZEMAX对测距模型进行数值模拟,以验证所提方法的理论可行性与优越性;其次,根据数值模拟结果设计并搭建实验平台进行图像采集实验,提取一系列图像特征作为BP网络的输入,以位移参数为输出,构建位移预测模型。实验结果表明,相比单激光模型,本文提出的双激光位移模型有更高的测量精度,引入BP神经网络后,测量准确度达到99以上。本文为微小位移高精度测量提供了新方法与新思路。     

温度对机载成像光谱仪光学性能的影响

为了研究温度对机载成像光谱仪光学性能的影响,分析了机载环境下仪器温度载荷的特点,阐述了温度载荷的作用机理和表现形式,研究了光谱仪的热光学性能。首先,分析了机载环境下温度载荷特点;其次,以最小二乘法和坐标转换法为理论依据,编制了面形误差及刚体位移求解程序,并结合有限元法计算了光机系统在温度载荷作用下各镜面的变形值和刚体位移大小;最后,对变形后的光学系统进行了光线追迹,求解了镜面刚体位移导致的谱线位置变化,研究其谱线漂移特性,并计算了刚体位移对传递函数(MTF)的影响。计算结果表明,10 ℃温度变化范围内,谱线漂移量小于光谱定标精度要求的1/3,不需要再进行光谱定标和光谱修正;系统传递函数也能够满足成像质量要求。这些结论会对仪器研制有很大的工程实用价值。     

Soft sensing of magnetic bearing system based on support vector regression and extended Kalman filter

The rotor displacement measurement plays an important role in an active bearing system, however, in practice this measurement might be quite noisy, so that the control performance might be seriously degraded. In this paper, a soft sensing method for magnetic bearing-rotor system based on Support Vector Regression (SVR) and Extended Kalman Filter (EKF) is proposed. In the proposed method, SVR technique is applied to model the acceleration of the rotor, which is regarded as a nonlinear function of rotor displacement, rotor velocity and bearing currents; then this SVR model is used to construct an EKF estimator of rotor displacement. In the proposed method the bearing current is incorporated to the estimation of displacement, so that displacement can be precisely estimated even if very large observation noise is present. A series of experiments are performed and the results verify the validity of the proposed displacement soft sensing method.     

霍耳位移法测量压电陶瓷的压电系数

提出了一种利用霍耳位移传感器测量压电陶瓷的横向压电系数的新方法。该方法利用压电陶瓷的逆压电效应,对压电陶瓷施加一定大小的电压,使其在垂直电场方向上产生微小形变,利用霍耳位移传感器法测量这一微小位移,得到不同电压驱动下压电陶瓷相应的伸长量,通过计算得出该材料的压电系数。实验表明,该方法简单可靠,精确度高,实验结果符合预期。     

基于GRU神经网络的晶圆测试工艺控制方法

压电驱动器位移输出的非线性特性,如迟滞的记忆特性及速率相关性,使压电驱动器的建模与控制较难。该文提出了一种基于门控循环单元(GRU)的新型位移输出控制方法。建立相应的位移输出实验平台来验证和分析压电驱动器的滞后现象。使用GRU模拟滞后的内存特性及采用两个全连接层来模拟速率依赖性。该模型是一个端到端系统,其中压电陶瓷和位移放大机构被视为一个整体。针对不同电压输入预测的输出位移量表明,该模型对速率相关的滞后具有很强的泛化能力。使用相同的循环神经网络结构构建逆模型,并进行实验测试。实验结果表明,所提出的位移输出控制法有效地削弱了压电驱动器的非线性特性,有利于将线性系统控制法与前馈补偿法相结合。     

优化的RBF神经网络对光纤位移传感器温度补偿

在对光纤位移传感器进行温度标定的过程中,随着工作环境的变化,位移传感器的测量值会产生误差,从而使位移传感器在使用时随着环境温度的变化发生精度下降的情况。为减少这种漂移偏差,该文使用径向基(RBF)神经网络对位移传感器进行温度补偿,并采用自适应的设计思想寻找RBF函数中心。将位移量和环境温度作为输入,其输出为传感器输出电压,使用自适应的设计思想来确定基函数的中心,建立一个基于RBF神经网络的模型。结果表明,该模型的训练结果可以使光纤位移传感器进行测量的相对误差降低9.23%,在测量精度上有很大的改进,证明了该方法的可行性。     

Direct frequency changer operation under a new scalar controlalgorithm

A thorough analysis of a scalar control method for the operation of direct frequency changers (DFC) using bidirectional switches operating at high switching frequencies is proposed. The method allows full control over voltage and frequency at the output port and the input side power displacement factor, with little effect on the frequency spectrum of either the output voltage or input currents. The method uses the instantaneous voltage ratio of specific input phase voltages to generate the active and zero states of the various switches. A voltage transfer ratio as high as 0.87 is obtained under synchronous and asynchronous operation with a conventionally connected three-phase load. Analysis shows that the input power displacement factor is independent of load characteristics. The power displacement can be precisely controlled by proper adjustments of the timing sequence. Synchronization error in the timing sequence affects both the input power displacement and the voltage transfer ratio     

Reconstruction of 3-D left ventricular motion from planar tagged cardiac MR images: an estimation theoretic approach

Magnetic resonance (MR) tagging has shown great potential for noninvasive measurement of the motion of a beating heart. In MR tagged images, the heart appears with a spatially encoded pattern that moves with the tissue. The position of the tag pattern in each frame of the image sequence can be used to obtain a measurement of the 3-D displacement field of the myocardium. The measurements are sparse, however, and interpolation is required to reconstruct a dense displacement field from which measures of local contractile performance such as strain can be computed. Here, the authors propose a method for estimating a dense displacement field from sparse displacement measurements. Their approach is based on a multidimensional stochastic model for the smoothness and divergence of the displacement field and the Fisher estimation framework. The main feature of this method is that both the displacement field model and the resulting estimate equation are defined only on the irregular domain of the myocardium. The authors' methods are validated on both simulated and in vivo heart data.