水平剪切声板波的激发机理及其特性研究

水平剪切声板波(SH-APM)是在板状固体结构中传播的一种声波,其质点振动垂直于传播方向和界面法线。针对SH-APM的激发机理和激发特性两个方面展开研究。首先通过分析压电介质的Christoffel方程组解耦情况来研究SH-APM的激发机理,推导出为了在压电板上激发出SH-APM,压电基片的材料常数所必须满足的条件;然后在此基础上,建立了SH-APM器件的理论分析模型,并以PZT-5H压电陶瓷为例,研究了SH-APM的激发特性,包括激发模态、传播速度、激发效率、振动位移等;最后,通过实验以及理论计算与相关文献对比,证明了理论模型的正确性及研究结果的有效性。     

用于液体介电常数检测的乐甫波器件测试系统

与声表面波器件和兰姆波器件相比,乐甫波器件用于液体检测时有其独特的优势.从液体的波动特性入手,建立了“压电基片-非压电薄膜-液体”3层结构的乐甫波理论模型;基于上述模型,以钽酸锂作为压电基片材料,SU-8光刻胶作为薄膜材料,实际制作了乐甫波器件;基于相位差测量方法和幅频特性测量方法搭建了测试电路,并针对不同比例的纯水和酒精混合溶液进行了测试,实验结果表明了乐甫波器件测试系统应用于液体介电常数检测的有效性.     

声表面波与声板波激发特性对比研究

通过沉积在压电基片表面的叉指换能器可在基片上激发出声波。以部分波理论为基础,引入表面有效介电常数方法来对比研究压电基片上激发的声表面波和声板波,并通过实验证明了理论分析方法的有效性。特定切向和传播方向的压电晶体只能激发出一种声表面波模式,而其声板波则具有多种模式,且各高阶模式只有当基片厚度与声波波长之比大于某一特定值时才会出现。随着基片厚度增大,声板波各高阶模式的传播速度和机电耦合系数减小,两种低阶模式的传播速度则趋近于声表面波相应值。受基片背面的电学边界条件影响,其中一种低阶模式的机电耦合系数随着基片厚度增大而趋近于声表面波相应值,另一种低阶模式的机电耦合系数则接近于零。根据上述研究结果可以确定叉指电极激发声表面波或声板波的条件及两种声波之间的关系。
     

基于改进A*算法的导购路径规划方法

大型超市内商品数目繁多，空间环境复杂，顾客在购物的过程中往往需要耗费大量的时间来寻找所需购买的商品。针对这一问题，提出了遗传-改进A*算法来帮助顾客找到一条通往所需购买商品的最短路径。首先利用矩阵对超市的空间环境进行建模，然后通过改进A*算法找到任意两个商品之间的最短路径，再根据顾客的购物列表利用遗传算法优化生成一条包含超市入口，购物列表上的商品以及超市出口的最短路径。最后仿真实验表明，在多楼层的大型超市里，顾客购买多个不同商品时，遗传-改进A*算法寻优能力更强，求解质量更优，并且运行时间更短，能够高效地解决最短路径规划问题。     

声表面波扭矩检测系统的分段环状天线设计

天线设计是实现无线无源声表面波扭矩检测的重要环节。针对待测扭矩的转轴结构设计了阅读器的分段环状天线,使用三维电磁仿真软件HFSS仿真了天线的中心频率、带宽、输入阻抗和方向图,在仿真优化的基础上制作了分段环状天线,并进行了相应的测试。测试结果表明,天线中心频率为431.6 MHz、带宽为424～440 MHz、输入阻抗接近50Ω,且天线所在平面具有较好的全向性。包括该阅读器天线的声表面波扭矩检测系统可实现较准确的扭矩测量,在-80～80 N·m时满量程误差为2.5%。     

声表面波标签的设计、制作和测试

与IC标签相比,声表面波标签有其独特的优势.在仿真研究的基础上,对声表面波标签进行了设计、制作和测试.标签设计主要体现在压电基片材料选择、叉指换能器设计、反射栅设计3个方面;实际制作了6组结构各不相同的标签并进行了封装;通过网络分析仪对设计制作的标签进行了测试,包括特征频率测试、反射栅编码测试、叉指换能器激发效率测试3个部分.测试结果表明,标签特征频率与设计要求一致;通过对回波脉冲幅值的判别可实现对标签编码的识别;叉指换能器对数增多和孔径增大都会增加其激发效率.     

声表面波相关叉指换能器的半物理仿真

为方便、灵活地研究相关叉指换能器实物的相关性能,提出了一种基于ADS软件的可对声表面波相关叉指换能器性能进行验证的半物理仿真方法。该方法利用实际器件实测的S参数,在ADS中构建其物理抽象模型,并通过虚拟构建激励信号产生电路,利用ADS瞬态仿真功能,研究实际器件在不同激励信号下的响应,由此分析相关叉指换能器的相关性能。将半物理仿真结果分别与MATLAB理论仿真及阅读器实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

乐甫波的液体粘度传感研究

利用部分波理论和边界条件精确推导,对“粘性液体/非压电薄膜/压电基底”3层乐甫波结构建模,分析得出随叉指周期变小,液体粘度灵敏度提高,传播衰减增大;随“薄膜厚度与波长之比”增大,液体的粘度灵敏度随之先减小再增大,液体密度灵敏度几乎为零。优化设计了以36°钽酸锂和SiO₂为基底和薄膜的乐甫波器件,制作并测试实物,实验结果与数值仿真基本一致,表明了理论模型的正确性。     

基于ADS半物理平台的声表面波标签测试

提出了一种基于ADS半物理平台的声表面波标签测试方法。采用矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的S参数,在ADS软件中构建标签的物理抽象模型,并虚拟构建标签激励信号,利用ADS瞬态仿真功能获得标签回波信号,再采用MATLAB对回波进行数字正交解调,从而客观准确地测量标签各反射栅的时延、相位。最后通过搭建的半物理平台对声表面波标签进行了测试,表明了ADS半物理平台的有效性。     

注塑工艺对PTW/PEEK制品力学性能的影响

采用注塑成型工艺制备了六钛酸钾晶须(PTW)/聚醚醚酮(PEEK)制品,研究了PTW/PEEK复合材料注塑成型时注塑温度、模具温度以及退火处理对制品力学性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)观察PTW/PEEK制品的微观形貌对其进一步验证。研究结果表明,成型温度为后段350℃、中段370℃、前段390℃,模具温度为180℃时,PTW/PEEK制品的力学性能较佳,并且制品在200℃下退火处理1 h后,制品的力学性能进一步得到提高。