高速磁浮列车相对位置传感器的设计

根据直线同步电机长定子的齿槽结构特性,设计了一种新型的电感式相对位置传感器.介绍了检测线圈的结构和同步解调电路,并利用DSP的运算能力,在算法上实现磁极与长定子之间的高精度定位.最后,通过实验验证表明,该传感器工作稳定,满足牵引要求.     

探地雷达深层探测正演模型仿真与分析

深层的探测是一个比较复杂的问题.较为理想的情况现下:入射波在进入深层反射面之前要经过多层介质面的反射,及各层介质中衰减,这直接影响入射信号能否到达深层反射面而产生回波.对于深层测量的建模却受限于计算区域尺寸的限制,本文就针对千米尺寸的计算区域,采用一维fdtd仿真计算电磁波在底下的传播特性,对雷达脉冲在千米以下深度进行波形仿真,跟踪分析,类比了两种脉冲的仿真效果,并分析了使用辅助有限差分法引入的振荡效应.     

基于FDTD法的电磁仿真的优化算法

在对研究对象所在空间进行电磁仿真的过程中,如果采用经典的均匀网格划分法处理具有复杂结构的物体(例如在同一物体上,某些部位之间的尺寸差别很大),势必造成网格数量巨大,计算成本过大的问题.为解决这个问题,提出了一种基于FDTD算法的渐变非均匀网格划分技术,在保证计算精度的基础上比均匀网格划分法占用更少内存和计算时间.仿真结果表明,该改进方法明显提高了计算效率.     

一种基于小波变换的脉搏波速度测量方法

动脉脉搏波速度变化是动脉血管病变的指示剂,因此脉搏波速度的检测对血管疾病的预防和治疗有很大的帮助作用.脉搏波中夹杂的各种噪声干扰会影响测量结果精度.利用小波变换可以去除脉搏波中的各种干扰,实现波形的平滑重构,为提高测量精度打下基础.脉搏波波速的测量精度在很大程度上取决于波速参考点的提取,首次采用二次差分峰值点作为波速参考点,提高了测量精度.临床实验证明,新方法能够有效地分析出脉搏波速度,有助于动脉血管弹性程度的辅助诊断.     

自由表面上球形浮体的拖曳运动仿真与试验

浮体在自由表面上的拖曳是一种常见的拖曳形式,由于自由表面上物体的运动情况相当复杂,目前对这种拖曳系统的设计和分析一般采用试验的方法.通过理论分析,对球形浮体在自由表面上的匀速直线拖曳运动建立了数学模型,其中对缆绳的分析采用Ablow-Schechter提出的有限差分模型,对球形浮体的分析采用水动力系数法,整个耦合系统用有限差分方法求解.之后,在拖曳水池进行了试验,试验结果表明,这种方法在拖曳速度比较低的情况下能够模拟真实情况,可以用来指导拖曳系统设计.     

高阶旋转体时域有限差分法

旋转体时域有限差分法(BOR FDTD)是模拟电磁波与旋转对称目标体相互作用的一种高效算法,但目前的BOR FDTD对时间和空间的差分精度均只有二阶.通过把电磁场各分量作泰勒展开,并结合麦克斯韦方程,提出了BOR FDTD的三种高阶算法.相对于目前的BOR FDTD,三种高阶算法均不增加存储量.通过模拟简谐波与介质球的相互作用并和理论值作比较,证实了高阶算法在提高计算精度方面的有效性.此外还分析了三种高阶算法的优、缺点,给出了关于高阶算法应用的建议.     

FDTD方法吸收边界条件的研究及应用

用时域有限差分法(FDTD)求解电磁散射问题中,吸收边界条件的设置起着关键性作用.通过时间和空间上的递推算法对时域有限差分法中的两种吸收边界条件:Mur吸收边界条件和完全匹配层(PML)的吸收效果进行了比较和分析.同时,引入参数对PML的差分方程进行了优化,避免了将电磁场分裂为两个分量进行计算,进而降低了计算内存开销.实验结果证明PML具有更优越的吸收性能.最后,在FDTD算法中应用PML吸收层对一圆柱形导体的雷达散射截面积(RCS)进行数值仿真,验证了FDTD算法在计算雷达散射截面积(RCS)上的有效性.     

970 nm超辐射发光二极管弯曲脊形波导数值分析

本文基于光束传播法(beam propagation method, BPM)和时域有限差分法(finite difference time domain method, FDTD)建立了分析模型,模拟并分析了弯曲脊形波导超辐射发光二极管(superluminescent light emitting diode, SLD)不同结构参数(刻蚀深度、曲率半径、脊形宽度)对波导损耗的影响和倾斜脊形波导不同结构参数(刻蚀深度、脊形宽度、倾斜角度、发射波长)对模式反射率的影响。计算表明,弯曲脊形波导的刻蚀深度和曲率半径是影响波导损耗的重要因素。刻蚀深度较浅使波导对光场的限制作用较弱,过小的曲率半径会使模式传输泄露严重,损耗大大增加。脊形宽度越大,波导损耗越小,其对波导损耗影响较小。脊形波导的端面倾斜角度是抑制模式反射率的重要因素,脊形宽度增加,模式反射率逐渐减小,并在特定的几个角度形成的奇点达到最小值。刻蚀深度对于模式反射率的影响作用较小,但随着刻蚀深度的增加,奇点发生的角度产生了向小角度偏移。在特定的倾斜角度范围内,随着波长减小,奇点的数目会逐渐增加。研究结果可对设计具有优越性能的SLD器件...     

黑磷纳米盘-层等离激元系统中的各向异性可调多阶强耦合

黑磷支持各向异性的表面等离激元,可用于设计具备更多功能的原理性器件。用时域有限差分法数值模拟了中红外到远红外波段基于黑磷的层-盘-层系统中不同等离激元模式之间的杂交行为。通过动态调节黑磷中的载流子浓度,可以实现两个晶格方向上强耦合现象的产生与控制。对不同模式间的耦合进行分析并计算,得到吸收光谱中的拉比分裂能最高可达42.9 meV。此外,还计算了偏振角度对各向异性强耦合的影响,其最高可以实现6个吸收频带。该模型可为构建未来在中远红外波段工作的基于二维材料紧凑型各向异性等离激元器件提供基础。     

光子晶体双波长电光调制和模分复用集成器件

为了实现光电子器件小型化和多功能化,进一步提高信息传输容量和速度,提出了一种基于光子晶体双波长电光调制和模分复用的片上集成器件。该集成器件的电光调制模块由硅基光子晶体波导和两个L3型复合腔组成,模分复用模块由硅基非对称平行纳米线波导组成,两个模块的连接处采用硅基光子晶体波导。采用L3型复合腔和PN掺杂结构实现两个波长TE₀模的调制,采用非对称定向耦合结构将两个波长的TE₀模转换为TE₁模。应用基于三维时域有限差分法（3D-Finite Difference Time Domain,3D-FDTD）的Lumerical软件进行仿真分析,结果表明,在调制电压为1.05 V时,该集成器件可以实现中心波长为1 552.1 nm和1 556.1 nm的 TE₀模、TE₁模通断调制及两模式模分复用功能。该器件的消光比高达24.67 dB,调制深度均为0.99,插入损耗小于0.57 dB,信道串扰小于?34.68 dB,调制速率最低为17.54 GHz。该集成器件结构紧凑,可望应用于高速大容量光通信系统。