2014, 36(3):321-323. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.001
摘要:该文介绍一种采用横向滤波器结构设计的极窄带声表面波滤波器的设计方法。通过优化抽指加权设计,衍射分析及修正,同时采取措施有效抑制波导效应,研制出极窄带宽、高矩形度、高带外抑制的声表面波滤波器。该产品的插入损耗约-21 dB,1 dB相对带宽约为1‰,带外抑制大于50 dB,通带波纹0.3 dB,产品综合性能指标优异。
2014, 36(3):324-326. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.002
摘要:研究了蓝宝石上非掺杂GaN,p型GaN和p-GaN/n-GaN 3种薄膜材料的声表面波特性。在p型GaN薄膜中观测到中心频率分别为255 MHz和460 MHz的Rayleigh模和Sezawa模,插入损耗为-42 dB。研究了退火工艺的影响。在N2中800 K温度下退火,Rayleigh模和Sezawa模的旁带抑制比分别提高了5.5 dB和10.2 dB。结果表明具有高阻、足够厚度和高表面质量的GaN薄膜在射频单片集成滤波器领域具有广阔的应用前景。
2014, 36(3):327-330. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.003
摘要:分析了目前UHF频段调频电路的特点,设计了一种基于SAW单端谐振器UHF频段的调频电路,较为详细地阐述了设计思路:首先是声表面波单端谐振器的优化设计,其次是电路设计;该电路利用变容二极管直接调频,具有结构简单、中心频率稳定、调试方便等特点;适合于无线话筒、无线对讲、无线耳机、无线遥控、无线数据采集等各种中低档无线通信设备中。
何移 , , 高杨 , , 周斌 , , 何婉婧 , 李君儒
2014, 36(3):331-334. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.004
摘要:薄膜体声波谐振器(FBAR)电极层和压电层的厚度、材料是影响谐振频率的主要因素,确定各层的厚度和材料可得到期望的谐振频率。通过推导FBAR纵向运动应力方程,得到各层厚度、材料、频率参数与角频率相关的公式;采用MATLAB对FBAR各层应力和位移的边界、连续性条件方程组的行列式进行牛顿迭代,得到各层的频率参数。将确定的各层厚度、材料参数值及由牛顿迭代得到的频率参数值代入公式,可以得出谐振频率为1.453 8 GHz。采用ADS对具有与公式计算相同厚度、材料的FBAR进行纵向振动Mason模型等效电路仿真,得到仿真模型的谐振频率为1.463 GHz。仿真验证结果表明,谐振频率公式计算值和模型仿真值较近,可采用频率公式计算L波段FBAR纵波谐振频率。
2014, 36(3):335-338. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.005
摘要:在后向散射式浊度测量方法的基础上,采用光纤传感技术,设计了一种Y形光纤束探头结构的浊度传感器,并在光纤束探头前端配置平面镜作为光反射配合目标。根据朗伯比尔定律通过实验研究了消光系数与浊度的线性关系,基于蒙特卡罗法建立了待测液中的光子散射模型,模拟不同检测情形下的传感器接收光强,优化得到光纤束到平面镜的最佳距离。标定接收光强与消光系数的关系曲线用于测量。此法简单高效,能检测消光系数低至0.059 cm-1的水质,平面镜的有效使用将传感器灵敏度提高10倍以上。此传感器可用于便携式检测,结合空分和时分复用技术可实现在线监测。
2014, 36(3):339-342. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.006
摘要:采用新型方法设计了一个具有两个有限传输零点的集总参数二阶小型化低温共烧陶瓷(LTCC)带通滤波器。滤波器是基于电容耦合谐振带通滤波器的基础上进行设计的。两个谐振腔之间的共同接地电感使滤波器产生了两个有限传输零点,通过调节接地电感的大小可以改变高频处传输零点的位置,致使滤波器具有优良的带外抑制性能。滤波器设计紧凑,整个封装尺寸仅为2.5 mm×2.0 mm×0.9 mm,满足1008型号封装要求。
2014, 36(3):343-345. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.007
摘要:介绍了基于ADS的数字调谐跳频滤波器仿真设计方法。根据集总元件耦合谐振器滤波器理论计算出滤波器仿真参数,应用ADS对包括微带线、PIN二极管等参数模型的滤波器电路模拟仿真,解决数字调谐跳频滤波器电容阵列的取值问题。结合ADS仿真数据和实物测试结果,验证了该方法的有效性。
2014, 36(3):346-349. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.008
摘要:从石英晶体微天平(QCM)质量灵敏度表达式出发,分析了影响其质量灵敏度分布的因素。在此基础上设计了一种新型电极配置结构的QCM,并利用9 MHz的QCM仿真。仿真结果显示,在全电极区域,新型电极结构比圆形电极结构的QCM质量灵敏度分布均匀。最后,采用10 MHz的QCM免疫传感器对卵巢癌进行了实验验证,结果表明,NuTu 19抗体质量在74~370 ng内,频率呈线性变化,说明改进电极结构的QCM免疫传感器具有较好的质量灵敏度分布。
2014, 36(3):350-352. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.009
摘要:与相位编码信号一样,MSK扩频信号在采用匹配滤波处理时,也存在旁瓣较高的现象,影响弱目标检测。相位编码信号通常使用迭代加权最小二乘算法来降低旁瓣,将该算法应用于MSK扩频信号的旁瓣抑制,可显著提高主副比。仿真结果表明,主副比改善了10 dB以上,而信噪比损失仅约1 dB。
2014, 36(3):353-356. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.010
摘要:提出了一种新型纵弯超声电机振子结构,本振子分为两组进行激励,通过控制输入激励信号,实现在振子上激励出在时间上相差π/2的纵弯模态响应,纵弯模态响应叠加在振子驱动足上产生椭圆运动轨迹,进而通过驱动足和动子之间的摩擦作用,使动子产生运动。该文在分析该振子工作机理的基础上,建立了纵弯振子的参数化有限元模型,通过模态分析进行模态特征频率的结构参数灵敏度分析,最终实现振子的纵弯模态的匹配。并对振子驱动足表面质点振动轨迹进行了分析,瞬态分析得到振子驱动足表面质点运动轨迹接近理想的椭圆轨迹,分析结果为物理样机的研制提供了理论依据。
2014, 36(3):357-359. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.011
摘要:为了研究兰姆波各模式的成像质量,对兰姆波传播特性进行了理论计算与仿真成像实验。研究表明,高阶模式兰姆波的相速度对于弹性系数的变化要比零阶模式敏感,且高阶模式成像拟合的圆半径与实际半径均方差较小,即成像质量优于零阶模式。因此,采用高阶模式进行成像分析,其成像质量优于当前常用的零阶模式。
2014, 36(3):360-362. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.012
摘要:射频开关作为微波通信系统的一种关键部件,广泛应用于各种军用电子系统中。该文详细介绍了一种基于PIN二极管的单刀双掷开关的设计技术和实现方法,测试结果表明,该开关在2~8 GHz频率范围内,插入损耗小于2.2 dB,隔离度大于70 dB。
2014, 36(3):363-365. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.013
摘要:数字水幕不仅可给人视觉上的享受,且在日常生活中可给人们提供很多方便。压电泵具有结构简单,耗能低,体积小等优点,基于压电泵控制的数字水幕系统研究不多。对基于压电泵控制的数字水幕系统进行了研究,搭建了一套可进行压电泵水滴实验的实验平台。经实验测出了压电泵PSS20使水滴间距最小的最佳频率为16 Hz,最小水滴间距为16 mm,并可对水滴个数进行精确控制。
2014, 36(3):369-372. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.015
摘要:以聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为信息采集端并根据实际需要进行结构优化,制成搏击比赛用测力传感器模块。通过对比电荷放大器、射极跟随器、电压跟随器的性质及实际工作特点,最终设计了基于AD744KR运放的电压跟随器作为调理电路。再根据各自工作原理进行等效分析、模拟仿真,并最终实现制成工程样机达到研究目的。
2014, 36(3):373-375. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.016
摘要:采用热压法制备了中间层为聚偏氟乙烯(PVDF)/TbDyFe合金(Terfenol D)/锆钛酸铅(PZT),上、下层为PVDF/Terfenol D的层状复合结构材料,研究了中间层Terfenol D不同体积含量变化对样品介电常数、介电损耗、压电常数以及磁电耦合系数的影响规律。研究发现,在中间层的φ(TerfenolD)=4%时,综合性能最优,其中压电系数d33为32.4 pC/N,磁电耦合系数αE为1 118 mV/A。
2014, 36(3):376-379. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.017
摘要:普通单电极叉指换能器由于相邻两个电极反射的波会同相位加强,它的指边缘反射明显,从而在声表面波器件中形成电极内反射干扰。为了尽量减小这种二阶效应,可以采用分裂指叉指换能器(亦称双电极换能器)。该文从场理论出发,得到叉指表面电荷分布函数,通过对电荷分布函数进行傅里叶变换,得到分裂指叉指换能器的一种新的数学解析模型。它可以准确地反映考虑临近效应后分裂指叉指换能器基频和谐振频率响应。
2014, 36(3):380-383. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.018
摘要:输出校正和反馈校正是捷联式惯导系统初始对准的两种传统方法,可观测度是衡量卡尔曼滤波状态估计效果的量度。为提高捷联惯导初始对准的精度,分析了状态的可观测度与反馈校正对初始对准精度的影响,得出状态的估计效果与使用的校正方法有关,正确的反馈量可提高估计精度。因此,该文提出了一种基于可观测度分析的自适应反馈校正方法,并分别使用3种校正方法进行地面静基座初始对准仿真实验,实验结果表明此方法可有效提高对准精度。
2014, 36(3):384-388. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.019
摘要:陀螺仪是惯性导航系统的核心部件之一,其剩余寿命预测是惯导系统作战使用、战备测试和维修决策的重要依据。首先采用漂移布朗运动对陀螺仪进行退化建模,针对陀螺仪性能参数样本容量小的实际情况,将Bayesian Bootstrap方法引入到退化模型参数估计中。该方法是一种通过数字仿真技术扩大样本容量的方法,它完全依赖于样品本身的数据,不需要任何主观假设。面对特小样本Bayesian Bootstrap方法估计结果可信度下降的情况,提出了一种改进的Bayesian Bootstrap方法,在保证期望与方差点估计不变的情况下,缩短了其置信区间,有效地提高了预测精度,最后通过陀螺仪的寿命预测实例验证了该方法的有效性和实用性。
2014, 36(3):389-392. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.020
摘要:以无人机组合导航系统为研究背景,针对磁传感器的误差校准方法,以及校准后磁航向误差进行研究。通过分析磁传感器误差来源,给出水平面内椭圆直接拟合模型。考虑磁传感器修正后的磁航向与GPS航迹角之间存在一定误差,建立航向误差角与磁航向之间的学习函数,从而辅助在GPS丢失情况下,采用学习后的磁航向来辅助无人机导航。飞行实验结果表明,利用该文采用的椭圆模型以及自学习函数,能够提高磁航向精度,从而可以辅助无人机在GPS丢失情况下航向解算。
2014, 36(3):393-396. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.021
摘要:提出通过聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器替代加速度计对振动结构进行实验模态分析。在固支梁表面分别布置矩形PVDF压电传感器和加速度计,测量外界激励与振动结构响应之间的频率响应函数,通过模态软件对数据进行分析,得到模态参数并将结果进行对比。实验结果表明,利用PVDF压电传感器对振动结构进行实验模态分析效果良好,且具有附加质量小,频响宽,操作简便等特点,与加速度计相比,具有明显的优越性。
2014, 36(3):397-400. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.022
摘要:在假设发送光纤出射端的光强分布为高斯分布的基础上,提出了一种新型强度调制型光纤声传感器模型。该模型根据单模光纤准直器的耦合特性理论,结合四周固支圆平微机电系统(MEMS)反射膜片,并使用GRIN lens光学透镜实现光强度的调制。仿真结果表明,通过选择合适的调制参数可使光纤声传感器的探测灵敏度较传统强度调制模型有数量级的提高。
2014, 36(3):401-405. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.023
摘要:采用片状形貌的Sr3Ti2O7为模板籽晶,通过模板晶粒生长法(TGG)结合流延叠层烧结技术制备出晶粒择优取向的Sr3Ti2O7织构陶瓷,研究了还原气氛退火处理对于Sr3Ti2O7织构陶瓷微观组织结构的影响规律。结果表明,在1 500 ℃不同保温时间下制备的陶瓷主晶相均为Sr3Ti2O7,且有沿(00l)面择优取向晶粒形貌,其织构度随保温时间的延长呈增大趋势;将Sr3Ti2O7织构陶瓷在Ar气中退火处理后陶瓷中发生了相变,生成了新相Sr2TiO4,且Sr2TiO4含量随退火温度升高和退火时间延长而减少;退火处理后陶瓷的织构度减小;平行和垂直流延方向上介电常数存在各向异性,且退火处理后介电常数减小。
尹红 , 徐扬 , 李德辉 , 王佳 , 龙勇 , 胡吉海 , 付昌禄 , 蒋春健
2014, 36(3):406-408. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.024
摘要:小动物正电子发射断层技术(PET)成像较人体PET成像,对空间分辨率和灵敏度提出了更高的要求,进而促进了小动物PET用闪烁阵列制备工艺的发展。硅酸钇镥(LYSO)晶体具有高密度,高有效原子系数,响应时间短等优点,是一种极具发展潜力的新型闪烁晶体材料。该文提出一种以LYSO闪烁晶体阵列的制作方法,采用提拉法实现大尺寸闪烁晶体LYSO的生长;运用化学机械抛光法对切割后晶条进行全局平坦化抛光处理;利用自制高精度夹具组装单根晶条至阵列形式,最终制作成可应用于小动物PET的LYSO闪烁晶体阵列。
2014, 36(3):409-411. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.025
摘要:采用反应直流磁控溅射法在镍锌铁氧体基片上制备Cu掺杂的TaN薄膜。通过调节氮流量,研究了不同氮流量下Cu掺杂对TaN薄膜电性能的影响。由XRD结果可见,TaN薄膜中掺杂Cu可在2θ=54°出现Cu3N相,在2θ=57°出现CuN6相。氮流量的增加造成的结果:Cu掺杂的TaN薄膜厚度逐渐减小,薄膜的方阻和电阻温度系数(TCR)绝对值均增加。与无Cu掺杂的TaN薄膜的方阻和TCR作了比较,发现TaN薄膜掺杂Cu可有效改善薄膜的方阻和TCR。
胡万辉 , 惠增哲 , 龙伟 , 李晓娟 , 方频阳 , 吴浩
2014, 36(3):412-415. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.026
摘要:以PbO作助熔剂采用高温溶液法生长出Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,利用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了晶体相结构和生长形貌。研究结果表明,采用高温溶液法生长出纯钙钛矿相结构的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,晶体多为淡黄色,较小的呈赝立方形态,较大晶体逐渐趋于不规则形态,最大尺寸达4 mm×4 mm×3 mm。晶体中存在位错蚀坑和PbO包裹等生长缺陷,生长过程中的温度波动和成分起伏等因素导致这些缺陷的出现。晶体{100}面生长速率最慢能成为热力学上稳定存在的自然显露晶面,晶体的生长机制为二维成核层状生长。
2014, 36(3):416-420. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.027
摘要:电力支柱瓷绝缘子超声波检测对预防和检测绝缘子裂纹和断裂起到重要作用,换能器是超声波检测的基础元件,而换能器的核心部件是压电陶瓷晶片,其性能直接影响到检测结果。该文研究针对有限元法和传统解析法在压电陶瓷晶片特性分析中的不足,采用ANSYS有限元分析软件对压电陶瓷锆钛酸铝(PZT)晶片进行特性分析,基于ANSYS的电 结构耦合场模型,对超声波换能器的矩形压电晶片进行静态、模态、谐响应和瞬态分析。通过模态分析和谐响应分析可得到晶片的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的固有频率、振型及频率位移响应及影响因素等信息,研究结果对提高超声辐射功率及超声换能器的性能有一定的理论指导和工程应用价值。
2014, 36(3):421-423. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.028
摘要:利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制作以陶瓷作为基板的双层圆极化微带阵列天线。传统设计中,使用柔性基板制作多层寄生微带阵列天线,由于加工精度及基板之间空气层的原因,阵列天线的圆极化特性以及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低损耗高频陶瓷材料设计了应用于X波段的16单元双层圆极化微带阵列天线。通过实际测试,16单元阵列天线具有较好的带宽和圆极化特性,从而验证了LTCC技术可以很好地应用于微带阵列天线的研制。
2014, 36(3):424-427. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.029
摘要:超声相控换能器具有焦距可调,多焦点聚焦的特性。以64阵元球面相控换能器为例,利用Westervelt声波非线性传播方程及时间反转法(TR)对64阵元圆形相控换能器在水中不同焦点处形成的焦域声压分布进行时域有限差分法(FDTD)仿真研究。研究结果表明,频率为0.5~0.8 MHz时自聚焦形成的焦距均小于球面几何焦距;单焦点聚焦时,随着焦点偏离声轴的距离增大,焦点处的最大声压逐渐降低,随着焦距增大,旁瓣与主瓣最大声强比值先减小后增大;频率为0.7 MHz,双焦点聚焦时,在焦点间设定距离>7 mm的条件下,焦点间旁瓣很小,当焦点间距离≤2.5 mm时,两焦域融合成单一焦域。
2014, 36(3):428-431. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.030
摘要:提出一种由悬臂梁和分布式压电片构成的可调频压电俘能结构,改变压电片的电场边界条件可改变俘能结构的共振频率,对该结构下的两种不同的压电片结合形式进行了ANSYS仿真验证与比较。结果表明,使用嵌入式结合形式比使用表面粘贴式结合形式可得到更高的频率变化率,频率相对变化率可达3.17%。
代云洪 , 胡明耀 , 王振 , 许晓平 , 李英娜 , 许俊飞 , 彭李 , 李川
2014, 36(3):432-436. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.031
摘要:电流是电力设备进行计量、监控和保护的重要参量,对其准确测量是电力系统安全、稳定、可靠和经济运行的保证。研制了一种Rogowski线圈、叠堆压电陶瓷和光纤Bragg光栅组合成的测量大电流的电流传感器。利用Rogowski线圈把高压侧大电流线性地转换为低电压,输出电压加在叠堆压电陶瓷上,由逆压电效应,叠堆压电陶瓷伸缩带动光纤Bragg光栅伸缩,将叠堆压电陶瓷的应变线性转换为光纤Bragg光栅的中心反射波长的移位,增加温补光栅消除环境温度的影响,通过测量光纤Bragg光栅中心反射波长的移位来测量电流的大小。测试结果表明,该电流传感器的灵敏度为0.071 8 pm/A,非线性误差为3.47%FS,滞后误差为4.17%FS,重复性误差为4.17%FS。
2014, 36(3):437-440. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.032
摘要:基于钳指可平动并能感知钳指位移与夹持力的要求,采用柔性放大机构对压电微夹钳进行了结构设计。基于ANSYS的压电耦合场分析技术,对压电微夹钳的静动态特性进行了分析表明,在200 V的最大驱动电压下,钳指最大位移为233.9 μm;在20 V的阶跃驱动电压下,钳指的稳态位移为20.6 μm,响应时间为0.1 s;通过实验对压电微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明,在150 V的驱动电压下,钳指位移为78.4 μm,夹持0.3 mm×8 mm微轴所产生的夹持力为9.2 mN。
2014, 36(3):441-444. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.033
摘要:采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0 ~ 1.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392 pC/N,kp= 46.0%,Qm=435,介电损耗tan δ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。
2014, 36(3):445-449. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.034
摘要:为解决扩展卡尔曼滤波算法(EKF)在处理角测量跟踪问题时对复杂非线性状态估计收敛速度慢、估计精度低的问题,引入一种平方根容积卡尔曼滤波算法(SRCKF)。SRCKF是一类sigma点滤波方法,基于容积原则的数值积分方法计算非线性随机函数的均值与协方差,避免了EKF中Jacobian矩阵的计算,有效提高了计算效率。另外,与一般容积卡尔曼滤波算法相比,SRCKF确保了状态协方差矩阵的对称性与半正定性,有效改进了数值精度和鲁棒性。将SRCKF应用于角测量跟踪系统中,仿真结果表明,SRCKF、Unscented卡尔曼滤波(UKF)滤波精度较传统EKF有较大提高,同时,与UKF相比,SRCKF能以较快的运行效率获得较好的滤波效果。
李华 , 任坤 , 殷振 , 赵江江 , 曹自洋 , 汪帮富
2014, 36(3):450-454. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.035
摘要:该文提出了一种由夹心式纵振动换能器与带孔球壳组成的纵弯转换型球面聚焦系统。应用弹性力学的板壳振动理论和亥姆霍兹 基尔霍夫声场理论分析了新型聚焦系统的振动特征和声场聚焦特征,并通过实验进行了验证。研究结果表明,球壳弯曲振动的辐射声场具有显著的聚焦特性,焦点位置、声压强度、焦区形状受球壳曲率半径的影响。在结构一定的情况下,聚焦的特性受谐振频率的影响,高阶谐振频率的聚焦效果比低阶谐振频率好,但焦点声压低于低阶谐振频率。由于弯曲振动与气体介质的辐射阻抗匹配要好于纵向振动,因此这种新型聚焦系统具有更强的实际应用意义。
2014, 36(3):455-457. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.036
摘要:采用固相反应法制备了Ba3(VO)4-xZnMoO4陶瓷,研究不同ZnMoO4含量对Ba3(VO)4微观结构及介电性能的影响。X线衍射(XRD)测试结果表明,二者兼容性良好,无第二相产生;具有低熔点及相反(负)频率温度系数的ZnMoO4能有效降低Ba3(VO)4的烧结温度,同时调节温度稳定性。当x=8%(质量分数)时,所制陶瓷烧结温度约850 ℃,相对介电常数εr≈13,品质因数Q×f≈26 400 GHz,谐振频率温度系数τf ≈+3 μ℃-1。
陈小浪 , 张龙龙 , 戴雨涵 , 陈宏伟 , 杨传仁 , 张继华
2014, 36(3):458-460. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.037
摘要:采用固相烧结法烧结掺杂Li2OK2OAl2O3石英陶瓷,用XRD、SEM、微波网络分析仪等手段分析不同烧结温度下样品的表面特性、介电性能及力学性能。结果表明,掺杂Li2OK2O Al2O3石英陶瓷在烧结过程中产生了大量玻璃相,陶瓷微结构致密,介电性能良好(低频1 MHz测试下介电常数εr=5.45~5.87,损耗角正切tan δ=0.004 1~0.005 4;高频14 GHz测试下εr=4.37~4.58,损耗角正切为0.003 8~0.005 3),在1 350 ℃烧结陶瓷介电性能最优。相比不掺杂石英陶瓷抗弯强度有显著提高,在145 MPa以上,最高可达163 MPa。有作为天线罩材料的潜力。
2014, 36(3):461-467. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.038
摘要:以有限元分析法为理论基础并搭配ANSYS软件,建立圆盘式压电双晶片振子的模型,研究压电振子半径、压电层厚度和支撑层厚度对其发电能力的影响。并在此基础上探讨压电 电路的导纳阻抗及输出功率特性。着重研究压电双晶片在串联和并联两种连接方式之间的差异。研究结果表明,在保证可靠度和固有频率的前提下,应尽量增加压电振子半径,减小振子的基板厚度,以获得最大的输出电压。串联方式的输出电压大,内部阻抗高,适用于后续负载阻抗较高的能量采集系统;并联方式的内部阻抗较串联式低,适用于后续负载阻抗适中的能量采集系统。而当在两种电路连接方式下的外部电阻达到最佳电阻值时,两者最佳输出功率相同。
2014, 36(3):468-469. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.039
摘要:为了提高压电换能器理论模型的精度,基于标准电路,在考虑整流二极管压降的基础上,建立了更准确的压电换能器理论模型,得出系统输出功率的表达式,并给出了等效质量的位移推导过程。对比传统模型,通过仿真分析揭示了整流二极管对压电输出的影响规律。结果表明,在考虑整流二极管压降的基础上,接口电路实际最优匹配负载有少量增加趋势;随着整流二极管压降的增加,输出功率峰值呈递减趋势;输出频带宽也相应减小。
2014, 36(3):470-473. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.040
摘要:提出了一种覆盖GPS、格洛纳斯和北斗3种全球卫星导航系统频点的一种天线,利用阿基米德平面螺旋天线的宽带特性实现了1.2~2.6 GHz的频带全覆盖。天线通过改进巴伦降低了剖面,使用金属背腔获得了定向辐射,并在背腔上开槽优化了驻波和轴比。按照设计尺寸对天线进行加工,测试结果表明天线性能较好,在全频段内增益大于3 dBi,驻波小于1.8,轴比小于4 dB。
2014, 36(3):474-475. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.041
摘要:以钽酸锂晶体作为晶体滤波器压电材料。通过优化离子束刻蚀工艺参数,采用间歇式离子束刻蚀方法,解决了刻蚀区微裂纹工艺问题,使厚度为60 μm钽酸锂晶片减薄至30 μm。利用反台阶结构晶片制作出了中心频率为70 MHz、3 dB带宽为1 109 kHz的高基频宽带钽酸锂晶体滤波器。
2014, 36(3):476-479. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.042
摘要:为了得到驱动电压波形对收缩管型压电微滴喷射性能的影响规律,基于Bogy等提出的压力波传递理论,分析了收缩管型压电微滴喷射头喷腔中的压力传导过程。构建了压电微滴喷射系统的实验平台,以质量分数为58%的甘油和水混合液为实验中的喷射对象,对微滴喷射过程中驱动电压的脉冲宽度、幅值和频率对微滴喷射性能的影响进行了研究。研究结果表明,随着驱动电压脉冲宽度的增大,所形成的液滴速度和直径呈先增大后减小,微滴喷射过程存在最佳电压脉冲保持时间;随着驱动电压脉冲幅值的增大,所形成的液滴速度和直径均增大;随着操作频率的增大,在一定范围内,液滴速度和直径几乎不受影响,但频率过大时,喷射会发生混乱。
2014, 36(3):480-483. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.043
摘要:扭转模态导波T(0,1)对液体载荷不敏感,其用于水下管道检测是一种具有潜在吸引力的导波模态。基于T(0,1)导波,研制了一套可用于水下管道检测的新型换能器阵列,并在实验室环境中进行了系列检测实验。换能器采用厚度剪切型压电陶瓷作为敏感元件。卡具装置采用模块化设计,模块间通过销轴连接。这种设计使换能器阵列具有一定的柔性,并可方便拆卸各模块以满足不同直径管道对于换能器数量的要求。实验结果表明,换能器阵列能在水下管道中高效激励和接收T(0,1)模态导波。模拟损伤回波信号到达时间和幅度较好地反映了损伤的轴向位置及大小。换能器阵列具有安装简单,使用灵活的特点,为水下管道超声导波检测提供了有效手段。
2014, 36(3):484-486. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.044
摘要:基于微机电系统(MEMS)工艺,设计并加工了一种“L”型微弹簧。根据经典材料力学理论进行的分析表明,在微弹簧竖直方向所受10 mN力的作用下,微弹簧内部最大应力为88.75 MPa,且最大应力位于连接处。有限元仿真表明在同等条件下,微弹簧的最大应力为89.326 MPa,与理论分析吻合。采用Tytron250拉伸实验机进行微弹簧拉伸实验,“L”型微弹簧的断裂位置位于连接处,实验结果验证了理论分析和仿真的正确性。在此基础上,提出增大微弹簧连接处的宽度是提高微弹簧作用可靠性的一条有效途径。
2014, 36(3):487-490. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.03.045
摘要:忆阻器是除继电阻、电容和电感之外的第4种基本双端电路元件,具有频率滞后性和阻值易控性等特点。该文从理论上推导和数值仿真上验证了HP实验室提出的铂 二氧化钛 铂(Pt TiO2 Pt)无源忆阻器与初始状态相关的频率特性,并依据其特性设计了一类数字控制忆阻型自适应滤波电路,利用电路改变忆阻器初始状态忆阻值进而改变滤波电路截止频率实现选频。