基于氮化铝单晶的声表面波压力传感器的特性研究

采用了声表面波(SAW)理论以及SAW谐振器的结构和工作原理,设计了一种基于声表面波(SAW)谐振式压力传感器。采用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 对氮化铝单晶声表面波谐振器进行建模和仿真,提出符合声表面波振型的对称模态和反对称模态。计算出氮化铝单晶的相速度为5795.17m/s。讨论了氮化铝基底厚度对此压力传感器的相速度的影响。讨论了氮化铝金属化率对传感器的相速度的影响。最后通过附加0～1 000 kg/m2的质量块模拟不同压力下的传感器的频率响应,结果证明压力大小的变化与谐振频率之间具有良好的负相关线性关系。通过拟合得出线性表达式。     

电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

声表面波非线性相位叉指换能器的设计

论述用“积木式”方法,采用均匀条宽和间隔的叉指结构,实现对群时延有特殊要求的声表面波叉指换能器的设计原理和方法.在时域上引入了不同群时延的窄带校正函数.对幅频特性和群时延特性进行精细调整.研究了机辅设计程序.实验表明,该程序对设计各种幅频和相频特性的IDT是行之有效的.     

压电双叠片复合弯曲振动换能器辐射声场研究

采用瑞利法对固定边界条件下双叠片复合弯振换能器进行理论研究,在计算谐振频率及位移分布函数的基础上,利用声场迭加原理推导出双叠片复合弯曲振动换能器辐射声压及其指向性表达式,数值计算分析了复合换能器结构参数对指向性的影响,并与相应活塞板指向性进行比较。结果表明,复合弯曲换能器各结构参数对声场指向性会产生不同影响,当其他参数给定,其声场指向性具有无旁瓣,瓣角大,声压作用距离短,频率增大时指向性瓣角变小等特点。     

用于体内碎石的超声振动系统设计

针对常见的超声振动系统难以满足体内碎石对小体积和大振幅的要求,对小体积实现大振幅的超声振动系统的设计原理和方法进行研究。根据任意截面杆的波动方程,得到单一截面杆的位移方程和应力方程,并通过振动系统的边界条件,推导出超声振动系统的频率方程。根据推导出的频率方程,设计出用于碎石的超声振动系统,对所设计的超声振动系统振动性能进行有限元分析和试验测试,分析和试验结果表明,振动系统谐振频率的设计结果和有限元分析及测试结果的误差均在3%以内,测得碎石振动系统的振幅为25 μm。     

声学梳谱信号产生器件的探索

介绍了工作频率在约为10 GHz的UHF频段,可产生梳谱信号的高次谐波声体波谐振器(HBAR)的原理、设计和制作工艺方法。设计了Au/Cr/ZnO/Au/Cr/YAG/Cr/Au/ZnO/Cr/Au双端结构的谐振器,试验样品在谐振频率2.240 137 GHz的品质因数(Q)值达到23 000。进一步开展氧化锌成膜工艺技术的研究,实现对HBAR设计修正,提升器件的Q值。     

基于 ＡＬＩＦ 多尺度样本熵和 ＣＮＮ 的螺栓组松动定位

针对车辆在经过隧道、地下车库等环境时GNSS信号中断导致GNSS/MIMU组合导航系统定位失效的问题，研究了地磁匹配定位算法，利用地磁匹配输出的绝对位置信息实现对组合导航系统的修正。针对地磁匹配算法运行过程中数据计算量、存储量大以及实时性高的要求，研究了多用户接入与云-端实时双向通信的云定位关键技术，搭建了一种面向车辆导航的多用户地磁匹配定位的云平台。经测试，本文所设计的云定位架构可实现多用户同时在线接入定位，单用户定位平均传输延迟在80ms左右，满足定位的实时性和稳定性要求；基于云平台进行实际车辆地磁匹配定位实验，精度可达到3m，满足城市环境车辆定位的要求。     

窄板无损检测用水平剪切波电磁声传感器的研制

低阶水平剪切波具有的几个特点使得它特别适合应用于结构大范围无损检测。通过对换能器几何结构的设计,电磁声换能器能实现多种不同模态导波的激励,如板中的兰姆波和水平剪切波,但电磁声换能器的性能受其结构参数影响很大。为实现磁铁阵列式电磁声换能器的性能评价,开发一种用于换能器远场周向声场分布计算的线源分布模型,对具有不同几何参数的电磁声换能器的性能进行数值计算,如磁铁数量、磁铁周期、线圈的内外径等。这些参数对激励出的SHO波的指向性有很大影响,主要表现在主瓣及旁瓣的幅值及宽度方面。根据数值分析结果,为获得较好的指向性对换能器的结构参数进行优化设计。将优化设计研制出的换能器用于窄板结构无损检测,结果表明窄板的侧边界对SHO波的传播基本没有影响,可用于窄板结构的无损检测。提出可预测出磁铁阵列式电磁声换能器的声场分布并用于换能器参数优化的线源分布模型。     

换能器校准多路径信号建模技术的计算机模拟

简要介绍了多路信号建模技术的基本原理和参数估计方法。参数估计采用最小平方误差算法。计算机模拟结果说明多路径信号建模技术在多路径信号参数估计上的优异性能。