多层螺旋线圈电磁超声换能器优化设计及其实验研究

建立多层螺旋线圈电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激励过程的有限元模型,基于正交试验表,研究线圈导线直径、相邻导线间距、线圈层数、多层线圈距离、永磁体尺寸、永磁体与线圈的距离等因素对EMAT换能效率和横波纯度的影响,给出EMAT的最佳参数组合,并进行实验验证;通过测量多层螺旋线圈串联和并联的等效阻抗,根据EMAT激励等效电路,结合实验和仿真结果,分析线圈串并联方式和线圈层数对换能效率的影响。研究结果表明,在EMAT激励电路输出电压恒定的条件下,EMAT换能效率随着串联线圈层数的增多而明显下降;与串联方式相比,多层线圈并联的EMAT接收信号幅值下降趋势不明显。     

基于LC谐振的非侵入式眼压监测系统

为保证眼压(IOP)获取的实时性、准确性和易操作性,基于电感电容(LC)串联谐振原理,提出一种非侵入式的柔性LC眼压传感器,具有可穿戴性．传感器采用一种基于软光刻和热塑成型的微通道液态金属注入的制备方法,应变单元是由液态金属制成的电感线圈,极大提高了传感器灵敏度和佩戴舒适度．同时设计了一种专用于该眼压传感器的信号采集装置,包括扫频信号发生电路、幅值相位检测电路、单片机控制单元和读取线圈．通过读取线圈与眼压传感器的耦合,采用幅值相位检测电路得到耦合之后的等效阻抗实部最大值,从而得到传感器的谐振频率．实验测试结果表明：非侵入式眼压监测系统在眼压监测方面达到了467.3 Hz/Pa的灵敏度,且得到系统的眼压测量精度为±0.2 kPa,满足测量要求．     

有源配电网阻抗特性分析与测量

并网逆变器的接入改变了配电网的阻抗特性,以含L型和LCL型并网逆变器的有源配电网为研究对象,研究含并网逆变器的有源配电网阻抗特性.通过逆变器的小信号控制框图分别建立L型并网逆变器和LCL型并网逆变器的诺顿等效模型,并通过电路变换得到含有多种逆变器的有源配电网的戴维南等效模型.在此基础上,分析不同逆变器的主电路参数和控制参数对有源配电网等效阻抗幅值和相角的影响.为便于工程实际中获取有源配电网阻抗及验证模型的正确性,采用一种基于串联谐波电压源扰动的方法进行有源配电网阻抗进行了测量.最后基于MATLAB/Simulink搭建了仿真模型.仿真结果验证了有源配电网阻抗模型的正确性.     

磁悬浮开关功放数学模型与控制实现

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的数字开关功率放大器设计方法,采用DSP实现了电流闭环控制算法,产生脉冲宽度调制(PWM)信号驱动功率桥从而实现期望电流,阐明了PWM信号的产生逻辑与不同调制模式下PWM的实现方式.采用傅里叶级数对线圈两端电压进行展开,建立了数字开关功率放大器的等效模型,并进行仿真分析.搭建了数字开关功率放大器实验平台,实验结果验证了提出的设计方法的有效性,且基于等效数学模型的仿真结果与实验结果较为接近,其模型能为功率放大器设计作参考.     

双频段无线电能传输线圈的宽频建模

为了研究双频段磁耦合谐振式(MRC)无线电能传输(WPT)系统不同频段的传输性能,建立了双频段MRC-WPT线圈的宽频等效电路模型对其谐振频率进行计算和预测;并计算系统在不同频段的正向传输参数。首先测量双频补偿电路的阻抗频率特性,应用矢量匹配方法对测量所得的离散点进行有理数逼近,通过阻抗综合理论建立双频补偿电路的宽频等效模型;然后将其接入原始单频线圈的部分元等效电路构成双频段MRC-WPT线圈的宽频等效电路。最后,搭建了双频段MRCWPT系统的实验平台。结果表明了建模方法的正确性。     

空心箔式电抗器高频损耗的计算分析

提出了一种新的等效耦合电路模型，该模型可用于计算分析空心箔式电抗器的阻抗和损耗等参数．采用张量法，成功解决了大规模方程组的求解问题．分析了电力电子中常见频率范围(20～100kHz)内空心箔式电抗器的高频损耗问题，并研究了箔的电导率对线圈的交流有效电阻和直流电阻之比的影响．通过样机的对比分析，证实了本文方法的有效性，从而为空心箔式电抗器的设计计算奠定了基础．     

640X512InGaAs探测器低噪声采集系统设计

针对640?512 InGaAs探测器工作原理和输出信号特点,从低噪声角度出发,设计了由探测器驱动电路、信号缓冲电路、单端转差分电路、差分放大电路、模数转换电路、FPGA时序控制电路构成的InGaAs探测器低噪声采集系统。着重解决了在满足驱动的条件下降低系统噪声,对提供精密偏置电压、温控电路和输出信号处理过程给出了详细的设计思想和实现方法。试验结果表明,系统工作正常并获得了良好的噪声特性,整个采集系统暗电平等效均方根(RMS)噪声低于0.3mV。     

电连接器腐蚀失效对信号传输的影响

 针对两栖装甲装备电连接器腐蚀失效导致的未发现故障(NFF)问题,从理论分析与电路仿真两个层面研究了腐蚀失效对信号传输的影响。分析了盐雾环境下电连接器的腐蚀失效机制,建立了腐蚀电连接器的电接触阻抗模型和电路模型,分析了腐蚀失效状态下的电路特性,通过对不同阻抗值下的电路仿真,得出了腐蚀失效对信号传输的影响规律。研究表明,电连接器腐蚀失效形成电接触阻抗,导致高频信号的传输产生失真。接触电阻的增加使信号波形幅度衰减甚至产生错误,而在一定范围内,接触电容的存在为高频信号提供通路,缓解了高频信号的失真。     

640×512 InGaAs探测器低噪声采集系统设计

针对640×512 InGaAs探测器工作原理和输出信号特点,从低噪声角度出发,设计了由探测器驱动电路、信号缓冲电路、单端转差分电路、差分放大电路、模数转换电路、FPGA时序控制电路构成的InGaAs探测器低噪声采集系统。着重解决了在满足驱动的条件下降低系统噪声,对提供精密偏置电压、温控电路和输出信号处理过程给出了详细的设计思想和实现方法。试验结果表明,系统工作正常并获得了良好的噪声特性,整个采集系统暗电平等效均方根(RMS)噪声低于0.3 mV。     

多绕组变压器的多边形等值电路模型

通过求解多绕组变压器的支路电流方程和引入绕组等效阻抗的概念，得到了多绕组变压器的多边形等值电路模型，并推导了模型参数的计算公式，根据这些计算公式和多边形等值电路模型，可进一步推导出多绕组变压器的梯形和射线形等值电路模型．揭示了绕组等效阻抗概念和副边交叉耦合阻抗概念的一致性，以及多边形、梯形和射线形等值电路模型之间的内在联系．算例表明，多绕组变压器的多边形等值电路模型形式简单，计算准确，具有较强的一般适用性．