2014, 36(5):679-684. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.001
摘要:牺牲层释放是空腔型薄膜体声波谐振器(FBAR)工艺中形成空腔结构的关键步骤,牺牲层释放的效果直接决定了空腔型FBAR的谐振特性。根据空腔型FBAR中气隙的功能和结构特点,提出了自顶向下贯穿腐蚀牺牲层制备镂空空腔型FBAR的创新工艺方法。为验证该方法的可行性,采用MATLAB对牺牲层腐蚀的恒扩散系数(CDC)模型进行数值迭代,采用Silvaco软件对其腐蚀过程进行仿真,根据仿真结果提出释放窗口的优化设计;采用ANSYS软件对镂空FBAR的谐振特性进行有限元仿真分析,对比常规FBAR发现,镂空FBAR具有较好的谐振特性,且其阻抗零点、阻抗极点频率向高频段漂移,有效机电耦合系数和品质因数降低。
2014, 36(5):685-687. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.002
摘要:采用42°Y-XLiTaO3基片,利用耦合模(COM)模型和〖WTHX〗P〖WTBZ〗矩阵级联的方法对低损耗声表面波(SAW)梯形滤波器进行仿真设计。通过分析SiO2厚度对滤波器中心频率偏移的影响、建立等效电路模型对封装进行仿真,成功地设计制作了一款中心频率为1 575 MHz,带外抑制大于20 dB,最低插入损耗为-1.2 dB的四级SAW梯形滤波器,测试结果与仿真结果相吻合。
2014, 36(5):688-693. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.003
摘要:声表面波(SAW)射频识别(RFID)技术是当前信息识别系统向无源无线发展的关键技术,在工业、国防及商业等领域有重要作用和广泛应用前景。该文探讨了SAW RFID技术原理及信息编码方案;综述了典型的SAW RFID产品及应用;提出了SAW RFID技术发展趋势,对推动SAW RFID 技术发展和应用有重要意义。
2014, 36(5):694-697. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.004
摘要:该文介绍了一种利用磷化镓(GaP)晶体制作的宽带声光偏转器。该器件采用准超声跟踪结构设计,大幅提高了换能器工作的总长度,实现了带宽与衍射效率的合理兼顾。制作出声光偏转器样品3 dB带宽达900 MHz,峰值衍射效率达8%@1 W,衍射光在声光介质外的动态扫描角为5.2°。在试验过程中发现了异常现象,在1级衍射光斑与2级衍射之间出现了多余的衍射光斑(“假点”),形成的机理还有待研究。
2014, 36(5):698-700. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.005
摘要:结合谐振式声表面波(SAW)无线传感系统的脉冲查询原理,从阅读器的硬件系统出发,研究了其本振相位噪声和模数转换器(ADC)误差两个主要误差源,并分别分析了两者对系统的测量不确定度带来的影响,最后对各自的分量进行合成。通过定量分析,选择合适参数,改进系统的硬件设计,使其测量性能得到更大提高。
2014, 36(5):701-704. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.006
摘要:Lamb波频散特性是进行超声波损伤检测的前提,采用窄带脉冲信号作为激励信号产生Lamb波,并在matlab环境下采用二分法对Lamb波的瑞利 兰姆频率方程进行了数值仿真,绘制了Lamb波在复合材料层合板中传播的频散特性曲线并分析了其特点,为超声波无损检测提供了重要的参考依据。
2014, 36(5):705-708. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.007
摘要:为简化声表面波(SAW)传感器的编码过程,提出了一种基于SAW谐振器的编码方法,通过多个不同中心谐振频率的SAW谐振器分别连接不同的负载阻抗进行传感器的编码。设计了传感器的具体结构,建立了传感器的等效电路模型,利用ADS仿真软件对中心谐振频率分别为868 MHz和915 MHz的2个SAW谐振器组成的传感器进行仿真,结果表明,SAW谐振器外接1 pF与4 pF的阻抗,其谐振频率差可达200~300 kHz。根据仿真结果,设计制作了不同编码的2个传感器,一个不外接阻抗,一个外接10 pF的阻抗,测试谐振频率差别可达39.75~40.2 kHz,因此,SAW谐振器外接不同阻抗时谐振频率的差异明显,基于SAW谐振器与外接阻抗的传感器编码方法是可行的。
2014, 36(5):709-712. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.008
摘要:大容量延迟线型声表面波(SAW)标签除需利用回波时延,还需利用回波的载波相位进行编码,而回波载波相位会受温度的影响而发生变化。在实际应用中必须对回波相位进行温度补偿。因此,该文提出了一种基于3根标准温度反射栅的设计及实际温度补偿过程中温度补偿系数的确定方法,并讨论了相位测量误差对温度补偿适用范围及温度补偿精度的影响。
2014, 36(5):713-715. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.009
摘要:利用换能器发出的声波和反射波干涉形成驻波,通过玻璃微珠在驻波场中所受辐射力,使玻璃微珠在水槽底面形成驻波条纹分布,通过调整反射面与换能器的距离,使水中驻波场在换能器中声场值不为0的区域具有明显的条纹分布,通过底面微珠的条纹分布区域确定换能器声场分布区域。
2014, 36(5):716-719. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.010
摘要:通过建立反射面倾斜时三光纤结构的数学模型,研究了三光纤补偿式位移传感器中反射面倾斜角对光强调制特性的影响规律,并利用Matlab软件对反射面在不同倾斜角度时的光强调制特性进行了仿真。仿真结果表明,在光纤对结构中,随着反射角不断增大,起始距离与峰值距离将略变大,峰值点光强调制函数值明显变小,曲线前坡逐渐变缓,灵敏度明显下降。在三光纤结构中,随着反射角不断增大,起始距离与峰值距离明显变大,峰值点光强调制函数值不变,曲线逐渐变缓,灵敏度轻微下降。反射面的倾斜角度对反射式强度调制型光纤传感器(RIM FOS)不光强调制函数的影响较大,与光纤对结构相比,三光纤补偿式结构消除了峰值点光强调制函数减小的缺点,很大程度上改善了光纤对结构中反射面倾斜角对灵敏度的影响。
2014, 36(5):720-722. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.011
摘要:为了改善超宽带滤波器存在插入损耗较大,带外抑制特性较差等问题。采用中心加载折叠枝节多模谐振器结构,设计了一种新型超宽带滤波器。改变该滤波器多模谐振器的参数,可调节谐振器的谐振频率。该滤波器整体性能良好,具有结构紧凑, 尺寸小, 插入损耗小及带外抑制特性好等优点。仿真结果表明,该滤波器的中心频率为6.85 GHz,通带为3~10.7 GHz,实现相对带宽112%。实物测试结果与仿真结果基本一致。
2014, 36(5):723-726. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.012
摘要:设计一种用于甲烷浓度监测的基于压电陶瓷谐振的传感器探头。利用有限元分析软件辅助设计2种具有较大吸附面积的谐振体;分别以5A型沸石分子筛和活性炭修饰谐振体,构成4种传感器敏感探头;利用自行搭建的测试平台在甲烷体积分数为0~7.6%间对不同敏感探头阻抗谱谐振峰偏移量灵敏度与线性度的对比分析,结果表明,以5A型沸石分子筛与板状谐振体组合得到的探头在爆炸浓度下限谐振峰偏移162 Hz,具有较好的灵敏性;由活性炭与环状谐振体组合得到的探头在爆炸浓度下限以下具有良好的线性。
2014, 36(5):727-729. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.013
摘要:乐甫(Love)波其质点振动方向垂直于传播方向,同时又平行于基片表面,在基片法线方向上无振动分量。因此当基于Love波的电子器件在接触液体时Love波能量损耗很少,因而乐甫波声表面波(SAW)传感器主要用于液相检测。在石英上表面及在其上面淀积的SiO2薄膜中激发、传播的乐甫波对SiO2薄膜质量的变化很敏感,因此该文研究了基于乐甫波的湿度传感器感知气体环境的湿度含量。该文乐甫波湿度传感器采用42.75°Y-旋转切割石英基片,传播方向为[0°,132.75°,90°]。吸湿膜采用APCVD制作的多孔SiO2薄膜,此类膜比PECVD制作的SiO2膜疏松,吸湿、脱湿迅速。传感器灵敏度为62 kHz/%RH,最大湿滞约3%,测得的湿敏特性、迟滞特性表明,Love波SAW湿度传感器线性度较好,实验验证了该结构具有很好的气体测试前景。
章晓燕 , 曾捷 , 周鹏 , 石庆华 , 梁大开 , 张倩昀 , 周雅斌
2014, 36(5):730-734. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.014
摘要:为研究基于布里渊光时域反射测量原理的分布式传感光纤在工程应用中的温度和应变交叉敏感问题,首先采用介质中声学声子非弹性光散射理论,建立了布里渊频移与光纤所受应变和温度的理论关系模型,并数值模拟了纤芯材料属性与内置调制膜层参数对光纤布里渊频移应变、温度灵敏度的影响,得到当纤芯折射率增大、纤芯泊松比减小或内置调制膜层与裸纤间隙增大时,布里渊频移应变和温度灵敏度均减小;而当纤芯折射率、纤芯弹性模量减小或内置调制膜层热膨胀系数增大时,布里渊频移应变和温度灵敏度均增大。在此基础上搭建了布里渊散射测量系统,并选择了同时具备温度增敏与应变减敏特性的内置调制膜层型分布式光纤进行验证试验,试验结果与仿真分析一致。
2014, 36(5):735-738. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.015
摘要:为给传感器节点持续供电,提出之字形压电悬臂梁,与传统直梁结构相比,其等效加大了悬臂梁的长度,降低了固有频率。对之字形悬臂梁结构建立解析模型,对其振动进行了理论分析,通过仿真软件ANSYS对该结构进行了模态分析。仿真结果表明,在微加工工艺的尺寸限制下,8根直臂梁构成的之字形结构悬臂梁,其一阶固有振动频率小于200 Hz,符合与环境振动源形成共振的条件,证明了之字形结构的有效性。
2014, 36(5):739-744. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.016
摘要:首先对压电堆驱动器的静态驱动特性进行了系统的理论分析,为压电堆驱动器的结构设计奠定理论基础。在此基础上,对压电堆驱动器的动态驱动特性及其结构模态等的测试方法进行了研究,从而为压电堆驱动器有效的应用于各类微振动主动控制系统奠定基础。最后设计并制作了一台大位移压电堆驱动器,对其各项性能进行了理论计算和实验测试,结果达到了预期设计要求,并成功应用于某微振动主动控制系统中,取得了良好的主动振动控制效果。
2014, 36(5):745-747. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.017
摘要:介绍了压电超声换能器在串、并联谐振时的等效电路,并对换能器工作在两种谐振频率时的实时跟踪和工作性能进行了详细分析,通过对换能器的外部LC串联匹配分析和相应的阻抗匹配变换,提出了压电超声换能器在并联谐振角频率附近,具有很好的功率自动调节性能。
2014, 36(5):748-752. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.018
摘要:为对变截面压电悬臂梁系统的性能进行预测、分析和优化,该文对部分覆盖压电材料的悬臂梁数学进行了建模和分析。首先根据系统的动能、悬臂梁和压电片的热力学焓等能量关系的描述,应用拉格朗日方程得到系统的机电运动方程;再采用假设模态法并依据压电悬臂梁的边界条件和相容条件,给出系统的模态振型和自然频率的计算方法。实验结果表明,测量得到的一、二阶模态频率与理论模型计算的误差小于1%,测得的频率响应和理论预测吻合,提高了压电悬臂梁模型预测的精度。
2014, 36(5):753-756. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.019
摘要:根据哈密顿(Hamilton)原理建立了压电悬臂梁(压电梁)能量转换模型,利用数值模拟和实验测试的方法研究了压电梁在固定端受到位移激励时结构尺寸、材料特性和激振频率等对其发电能力的影响规律。研究表明,当基板材料相同时,单、双晶压电梁均存在最佳厚度比(基板/总厚)使其输出电能最多;当基板材料不同时,最佳厚度比随杨氏模量比(基板/陶瓷)增加而减小,铜、钼基板构成的单、双晶压电梁的最佳厚度比分别为(0.7,0.35) 和(0.45, 0.2);当厚度比(0.5)和激励条件相同时,杨氏模量比对单、双晶压电梁发电能力影响不同;调整单、双晶压电梁自由端质量块使其工作在谐振状态,可显著提高压电梁的发电能力。
2014, 36(5):757-760. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.020
摘要:建立了悬臂梁式压电振动能量收集器的有限元模型,通过模态分析求解了其一阶固有频率,并通过实验验证了求解结果的准确性。对所建立的有限元模型进行静态分析后将静态分析的结果导入ANSYS nCode DesignLife中进行疲劳分析,结果表明,随着激励位移幅值的增大,压电层的应变与其成线性关系增大,而疲劳寿命迅速缩短,当激励位移增大1倍时,疲劳寿命缩短了284倍。因此在实际应用中,要综合考虑压电悬臂梁的输出电压及压电陶瓷层的疲劳寿命,才能实现最大的电能输出。
2014, 36(5):761-764. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.021
摘要:为了提高压电发电装置的发电能力,设计了一种新型的蝴蝶式多层压电悬臂梁。为了研究该装置中每个压电双晶梁的发电性能,建立了在自由端外力作用下压电悬臂梁的输出电压理论模型,以此用来分析压电双晶梁的开路输出电压。制作了多层压电发电装置,并搭建实验平台对装置的发电电压进行实验测试,将实验测试数据与理论计算结果进行比较,两者误差小于10%。将发电装置中的6层压电片串联后研究发现,装置的发电电压基本不变,而发电功率可达单层的6倍,说明该新型蝴蝶式多层压电悬臂梁结构可提高发电能力。
2014, 36(5):765-767. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.022
摘要:与采用悬臂梁或Hopkinson压杆等来研究聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜性能不同,该文针对PVDF压电薄膜在不同载荷和频率范围内机电响应特性问题,设计了一种可全面研究PVDF压电薄膜机电响应特性的试验装置。该装置由激振器加载部分与应变、加速度、动态力测量部分及试验台架组成,利用此装置可实现动态力的快速加载及加载力、应变及PVDF薄膜响应的同步测量。利用该试验装置对PVDF压电薄膜实施了动态加载试验,获得了较稳定的PVDF响应、应变及加载力的试验曲线,证实了该试验装置的可靠性,为PVDF压电薄膜粘弹性和压电特性的研究提供了一种试验手段。
2014, 36(5):768-771. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.023
摘要:分析并建立了光纤陀螺温度漂移模型,指出数据噪声会降低甚至恶化模型的补偿效果。为减小噪声的影响,分别利用数字低通滤波和小波阈值消噪法对温度变化率数据进行降噪处理。经过仿真分析发现,与数字滤波相比,小波消噪法的降噪效果更好。多轮温度试验结果对比表明,利用小波阈值法对数据进行降噪,可提高光纤陀螺温度漂移的补偿效果。
2014, 36(5):772-774. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.024
摘要:采用传统固相法成功制备了(1-x)(Ba0.85Ca0.15)( Zr0.05Ti0.95)O3 -xYMnO3(BCZT-YMn)无铅压电陶瓷,研究了YMnO3掺杂对BCZT陶瓷相结构及电性能的影响。结果表明,陶瓷在相变中出现了铁电性优化的现象,当x=0.060时,获得了较佳的铁电性能,外加电场强度为4 kV/mm时,其剩余极化强度为18.03 μC /cm2,矫顽电场强度为0.9 kV/mm,室温下介电常数为3 375,最大介电常数为3 507。当x>0.060时,铁电性突变消失,介电性出现居里峰展宽的现象,同时居里温度亦随之变化。
2014, 36(5):775-778. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.025
摘要:采用流延法使用无定型纳米SiO2原料粉制备SiO2压电陶瓷, XRD和SEM结果表明,烧结温度为850 ℃和950 ℃时未发生晶化反应,当烧结温度为1 050 ℃时生成 α 方石英,晶粒尺寸随烧结温度的升高而长大,不同烧结温度下压电常数分别为1.1 pC/N,1.2 pC/N和1.4 pC/N,烧结温度越高介电常数越大,机械品质因数越大,而介电损耗与烧结温度无关。
2014, 36(5):782-785. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.027
摘要:直流自我偏压作为高密度射频(RF)等离子体刻蚀工艺中的重要电学参数,反映出具有高能量的离子对待刻蚀晶片的轰击效果,后者决定了刻蚀工艺的各向异性、刻蚀速率、选择比及形貌特征等工艺结果。该文以HBr作为刻蚀气体,采用电感耦合等离子体(ICP)金属刻蚀系统针对刻蚀工艺中的直流自我偏压进行研究。研究中分别改变离子源功率、衬底偏压功率、刻蚀压力及HBr气体流量,观察直流自我偏压及其峰值的相应变化规律。实验结果表明,随着离子源功率的升高,直流自我偏压将会轻度降低;升高偏压功率则会显著提升直流自我偏压。刻蚀压力与直流自我偏压呈正比例关系,HBr气体流量的变化及待刻蚀晶片的材质对直流自我偏压无显著影响。
2014, 36(5):786-789. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.028
摘要:采用固相反应法合成Li2O B2O3 SiO2掺杂的ZnAl2O4陶瓷。研究了Li2O B2O3 SiO2 (LBS)玻璃对ZnAl2O4陶瓷微波介电性能的影响。采用X线衍射仪和扫描电镜研究其相结构与微观形貌,采用闭腔法测量其微波介电性能。结果表明:添加6wt% LBS玻璃可以使ZnAl2O4陶瓷的烧结温度由1 650 ℃降至1 250 ℃,且无第二相产生。当LBS的添加量为6wt%时,ZnAl2O4陶瓷在1 250 ℃烧结3 h获得最佳微波介电性能:εr=7.6,Q×f =24 000 GHz,τf=-58×10-6/℃。
2014, 36(5):790-794. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.029
摘要:采用固相反应法合成Li2O-B2O3-SiO2掺杂的ZnAl2O4陶瓷。研究了Li2O-B2O3-SiO2 (LBS)玻璃对ZnAl2O4陶瓷微波介电性能的影响。采用X线衍射仪和扫描电镜研究其相结构与微观形貌,采用闭腔法测量其微波介电性能。结果表明:添加6wt% LBS玻璃可以使ZnAl2O4陶瓷的烧结温度由1 650 ℃降至1 250 ℃,且无第二相产生。当LBS的添加量为6wt%时,ZnAl2O4陶瓷在1 250 ℃烧结3 h获得最佳微波介电性能:εr=7.6,Q×f =24 000 GHz,τf=-58×10-6/℃。
2014, 36(5):795-797. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.030
摘要:采用传统的固相法制备了(Bi0.5Na0.5)Ti1-xCoxO3 ( 0≤x≤0.015)无铅压电陶瓷。结果表明,BNT陶瓷表现出单斜结构Cc,并伴随Co的加入晶粒明显长大。同时,Co离子进入了钙钛矿结构的B位,形成硬性替代效应,晶格中形成氧空位,使BNT晶粒的内偏场上升,BNT陶瓷铁电性能的温度稳定性提高。
2014, 36(5):801-804. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.032
摘要:介绍行星式滚磨工艺在压电陶瓷频率元件制造过程的应用,对压电陶瓷振子的频率具有调整作用。在给出不同滚磨试验条件下得到不同的滚磨结果。结果分析得出滚磨工艺影响压电陶瓷振子性能的关键因素,确定了滚磨条件。压电陶瓷频率元件产品的主要指标——振子频率控制精度要求越来越高,通过行星式滚磨机的滚磨加工,实现频率精细调整的目的。
2014, 36(5):805-809. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.033
摘要:针对经典大方位失准角条件下捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准模型不能精确表达姿态误差的传播特性,依据惯导系统姿态的旋转矢量表示法,提出了基于四元数微分方程推导的姿态误差模型,模型最终的表达也由欧拉角微分方程给出。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的静基座对准试验表明新的姿态误差模型对方位角失准角范围要求由10°内放宽到25°内,提高了在大方位失准角条件下初始对准的精度,表明模型的准确性有明显提高。
2014, 36(5):814-816. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.035
摘要:基于非线性Lamb波信号的损伤监测研究是近几年发展起来的热点。受频散及多模特性的影响,非线性Lamb波目标模式信号的分析和提取较难。采用时频处理法,结合频散曲线,研究了主动Lamb波结构损伤监测中的非线性信号提取法,并进行了实验验证。实验结果表明,该方法可有效分辨和提取出期望的基频和非线性二倍频模式信号,进一步模拟损伤实验验证了非线性特征信号对结构状态变化的敏感性。
2014, 36(5):817-820. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.036
摘要:针对二维稀疏超声相控阵声场分布中的栅瓣和旁瓣问题,推导了二维稀疏超声相控阵的指向性公式,并利用发射阵列和接收阵列交错分布的方式消除栅瓣及抑制旁瓣,从而优化声场特性,优化后横向和侧向扫描范围由30°扩大到60°。建立了优化后阵列声场指向性与损坏阵元位置的函数关系式。声场指向性仿真结果表明,距阵列中心越近的阵元损坏时旁瓣升高越多,单个阵元损坏导致一级旁瓣最多升高20 dB,主瓣下降约6 dB,且与损坏阵元位置无关;相同位置的发射阵列和接收阵列阵元同时损坏时,对声场特性影响达到最大。
2014, 36(5):821-824. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.037
摘要:通过建立石英晶体板的三维模型,运用有限元分析软件ANSYS获得了石英晶体板厚度剪切振动的振动频率和位移云图。验证了数值计算结果的收敛性并提出了避免振动模态强烈耦合的石英晶体板最佳长厚比的选取方法。模型分析过程中发现,六面体网格比四面体网格易观察到石英晶体板的厚度剪切振动。
2014, 36(5):825-827. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.038
摘要:根据通信用光纤激光器泵浦源的要求,结合半导体激光器的特性,设计了一款高性能、低成本的激光器驱动电路(包括恒流电路、控制电路和保护电路)。恒流电路采用达林顿管作为调整管,利用集成运放的深度负反馈实现恒流输出。经实验验证,本设计系统恒流源稳定度达0.03%,纹波较小,可实现对光纤激光器泵浦源激光二极管(LD)的驱动。
2014, 36(5):828-832. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.039
摘要:基于超声波的无损检测方法在钢绞线健康监测检中得到了越来越多的关注。目前大多数研究将钢绞线视为整体来研究弹性波在其中的传播特性,而很少研究弹性波在钢丝绞线间的传递及相互耦合。该文从单根钢丝的角度出发,分别通过仿真和实验的方法,在外围单根钢丝线中激励弹性波,测量其余钢丝线中的响应,分析弹性波在钢丝线间的传递关系。仿真和实验结果表明,在受拉钢绞线中,弹性波从激励钢丝线到其余钢丝线的传递率相同,与几何位置无关。随后改变信号接收位置,得到了弹性波随传播距离呈指数衰减的规律。
2014, 36(5):833-836. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.040
摘要:提出了一种轮式机器人导引系统的设计方案。该设计将传声器按四元十字阵摆放,并建立坐标系;以数字信号处理器(DSP)为主控芯片,通过现场可编程门阵列(FPGA)对声阵列信号进行A/D采集;采用到达时间差(TDOA)算法对带有声信标的轮式机器人进行测距测向,实现了在已知环境中对轮式机器人的声导引功能。通过实验验证该方法实时性好,简单易行,具有重要的实用意义。
2014, 36(5):837-841. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.041
摘要:基于压电效应的能量回收接口电路是能量回收系统的重要组成部分,经典的接口电路有标准接口、同步电荷提取电路(SECE)、并联同步开关电感电路(Parallel SSHI)、串联同步开关电感电路(Series SSHI)4种。提出并设计了一种新的接口电路——同步电荷提取和翻转电路(SCEI)接口电路,完成了该接口电路在恒定激振位移情况下回收功率的理论分析和计算,并利用电子仿真软件Multisim对SCEI和4种典型接口电路的回收功率进行了仿真和比较。结果表明,SCEI接口电路性能优越,其回收功率约是SECE电路的1.5倍,且与负载无关。
2014, 36(5):842-844. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.042
摘要:在传统互补开环谐振(CSSRR)结构上添加T型枝节,形成一种新型复合左右手传输线(CRLH TL)。采用理论分析、电磁仿真和电路仿真研究其电磁特性,给出了单元结构的等效电路,计算了色散曲线,证明该结构是一种具有双频特性的CRLH结构。利用该结构设计、制作并测试了一种C波段四频微带天线,测试结果表明该天线具有较宽的阻抗带宽和很好的辐射特性。
2014, 36(5):845-848. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.043
摘要:针对超声波换能器工作过程中换能器的谐振频率漂移及其振幅不稳定问题,对一种同时实现振幅稳定和频率跟踪的方法进行了研究。通过正交相关法对换能器匹配网络的复阻抗幅值与相位进行分析。通过比例 积分 微分(PID)控制算法对超声波发生器输出电压的频率和幅值进行调节,从而实现换能器频率的跟踪和振幅稳定。对频率28 kHz的换能器进行了实验,实验表明,正交相关法和PID控制算法的结合能实现换能器的谐振频率跟踪和振幅稳定。
2014, 36(5):849-852. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.044
摘要:超声衍射时差法(TOFD)是一种较新的无损检测技术,它利用超声波在缺陷端部产生的衍射信号来实现缺陷的检测和尺寸测量。在TOFD扫查中,由于缺陷衍射信号的传输时间随探头位置的变化而变化,因此在D、B扫描中,点状缺陷和线状缺陷端点都会形成TOFD技术特有的向底波方向弯曲的特征弧形显示,其形状类似双曲线,故将其取名为双曲线拟合指针。根据这一特点提出双曲线拟合指针的数学模型,以模型为基础设计基于微软基础类库(MFC)的双曲线拟合指针算法并实现。双曲线拟合指针可对焊缝缺陷进行定位和定量计算。
2014, 36(5):853-856. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.045
摘要:无线传感器网络入侵检测系统无论采用哪种框架模型和算法,对其性能评估都需借助于模拟的实验平台。在这个模拟的实验平台中,数据流量模型成为评估入侵检测系统性能客观而全面的重要因素。根据监测区域内目标检测点的覆盖度,提出了一种适用于无线传感器网络入侵检测应用的包流量模型,并通过仿真对理论分析进行了验证。仿真和实际应用表明,该流量模型为无线传感器网络的流量构建了一种数据源模型,根据实际流量负载对无线传感器网络的入侵检测系统的性能进行评估,不仅精确度较高,且易于分析。
2014, 36(5):857-860. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.046
摘要:通过电介质物理和数学方法,对氮化硅陶瓷的极化机制进行了研究,将氮化硅介电常数看作是电子位移极化、离子位移极化及热离子极化3个部分的贡献总和,且成功解释了α-Si3N4和β-Si3N4间的介电常数差。研究发现,在微波条件下,介电损耗主要来源于弛豫损耗及电导损耗,分析了其在不同温度段的主要作用,且计算了介电常数温度系数。通过一些微观参数建立了氮化硅介电常数及介电损耗随温度的变化关系和影响因素模型,与实验值符合较好。
2014, 36(5):861-864. DOI: 10.11977/j.issn.1004-2474.2014.05.047
摘要:超声振动系统中,匹配电路的设计是根据换能器自身参数来确定的,通常并未考虑换能器与振动系统中其他设备连接时所引起的问题。实际上,压电换能器与整个超声振动系统连接后将引起动态电阻R1的变化,最初确定的匹配电路的匹配效果不佳。因此,利用动态电阻R1与T型网络电参数间的影响关系及匹配电路的2个匹配条件,重新优化调整T型匹配电路中的3个电参量,并用Multisim软件对优化后的电路进行仿真。结果表明,静态匹配条件下,优化后的T型匹配电路起到了更好的调谐作用,超声振动系统的输出功率和振动效率较优化前的匹配状态有较大提升,实现了最佳匹配效果。