小型双层微带贴片天线的理论分析

对小型双层微带贴片天线进行理论分析,指出已有文献中的错误,并对其进行了改进,给出了天线输入阻抗的计算公式．利用改进后的计算公式所得计算结果与实测结果相吻合．对天线输入阻抗和谐振频率随馈电位置的变化情况进行了研究．结果显示天线输入阻抗随馈电位置变化,而天线谐振频率基本不随馈电位置变化．     

HEMP作用下近地有限长电缆外皮感应电流研究

用TL（传输线）法对HEMP作用下近地有限长电缆外皮感应电流进行了研究，计算了电缆长度、电缆架设高度、HEMP入射角、大地电参数和端接阻抗等取不同参数时的感应电流波形，得出了感应电流的变化规律。计算结果表明，近地面处一根暴露于HEMP环境中的几十米长电缆，其外皮感应电流峰值一般可达上千安培。还将部分计算结果与实验结果及FDTD（时域有限差分）法计算结果进行了比较，吻合较好。     

超声扭转振动系统局部共振的有限元仿真研究

应用有限元方法，对超声扭转振动系统局部共振做出仿真研究．分析了阶梯形变幅杆谐振频率随粗细端长度及截面直径比的变化规律．结果表明，局部共振不仅与粗细端直径比有关，还与两段杆的长度有关．将长度比控制在一定范围内，可使系统谐振频率更接近于四分之一波长细杆的谐振频率．在实际应用中，可适当设计两端长度比，使系统更好地工作于局部共振状态，这对实际振动系统的设计具有一定意义．     

谐振管对开口式热声发生器声学性能的影响研究

在传递矩阵模型中引入开口端非线性耗散模型对开口式行波热声发生器理论建模，得到了开口端阻抗实部、开口处体积流率及受末端几何形状影响的压力损失系数之间的关系．对系统谐振频率、内部压力幅值和出口外1 m处声压级的声学特性参数进行了理论分析，并对不同谐振管尺寸和不同锥管锥度进行了实验研究．分析讨论了谐振管长度和直径对系统谐振频率的影响，结果表明：理论模型可以反映谐振管尺寸对谐振频率的影响，计算值与实验值的误差小于5%．锥管可以有效减小开口端的能量损耗，进而显著提高热声装置内部的压力幅值和出口外1 m处声压级，在谐振管直径为46 mm、长度为730 mm及40°锥管情况下，出口外1 m处声压级可以达到110.2 dB.     

一种新的基于谐振型高阻抗表面的微波吸波屏

依据电磁波传播规律和等效表面阻抗的计算方法,提出并设计了一种基于谐振型高阻抗表面的微波吸收屏。理论分析表明:当入射波频率介于2.95~4.15 GHz时,未加载电耗层的谐振表面呈高阻抗特性,反射系数R=+1;而在该谐振型高阻抗表面上加载一层极薄的且阻抗与自由空间相匹配的电耗层后,即可在该频率区间实现完美吸波,反射系数R<-10 dB的频宽约为700 MHz,最大吸收峰值在3.55 GHz。数值仿真结果与理论分析也比较吻合。所构建的吸波表面结构简单,而且拥有超薄(厚度仅为1.5 mm)、超轻和较宽的吸波频带。     

口径耦合微带天线的数值分析

本文利用全波分析,建立了口径耦合微带天线的谱域积分方程,并用矩量法求其数值解．文中详细给出了１２ＧＨｚ频段天线输入阻抗和谐振频率随各参数（如贴片长度和宽度、缝隙的长度和宽度等）变化的数值结果,并给出了１２ＧＨｚ频段口径耦合微带天线的设计曲线     

埋地电缆大地阻抗及大地导纳的研究

为便于在埋地电缆电磁暂态分析中合理地选择大地阻抗的计算公式,从理论和仿真两方面对埋地电缆大地阻抗的几种常用计算公式进行了比较,分析了大地阻抗和导纳随土壤电导率的变化规律,并研究了大地导纳对埋地电缆电磁暂态响应的影响.结果表明,一些大地阻抗计算公式在低频时能提供足够的精度,但高频情况下误差较大;埋地电缆的大地阻抗对土壤电导率的变化不敏感,但其大地导纳对土壤电导率的变化比较敏感;在埋地电缆电磁暂态分析中,大地导纳具有重要的影响.      

负磁导率材料的微波反射行为

采用波导法研究了开口谐振环(split resonator rings,SRRs)负磁导率材料X波段(8-12 GHz)的微波反射行为.通过电路板刻蚀技术制备了六边形SRRs为单元的二维及三维样品.实验表明:二维负磁导率材料样品反射率曲线形成反射峰,其峰值点对应频率与材料谐振频率一致,反射率变化达到10 dB,在谐振频率两侧较窄的区域反射微弱;三维样品反射率曲线形成反射峰,其峰值点位置与材料谐振频率一致,调节晶格常数时材料反射行为变化较大;负磁导率材料反射相位随频率增大,二维样品在谐振频率处反射相位存在一个拐点.     

RLC混联电路中串并联谐振判断方法

针对谐振电路中谐振频率判断方法不明确的问题,提出用阻抗或导纳虚部为零来对应判断串并联谐振.从具有普遍性的RLC混联结构入手,对电路进行结构直观判断,用数学推导,通过Multisim进行仿真分析,对实例进行验证.为应用电路中谐振点进行判断提供可靠的依据.     

功率超声珩磨谐振系统电匹配技术研究

针对功率超声珩磨谐振系统阻抗匹配性差的问题,提出了在超声珩磨谐振系统中接入由串联电感和并联电容构成的匹配电路。采用Matlab仿真平台得到了不同参数匹配系统阻抗特性曲线,分析了串联电感、并联电容对系统阻抗、谐振频率的影响规律。在此基础上,采用PV70A阻抗分析仪进行了试验研究。结果表明:仿真结果与试验结果基本吻合,匹配元件参数的合适选择使超声珩磨谐振系统获得了最大效率、最小输出阻抗,接入匹配电路后的超声珩磨谐振系统基本避免了因匹配差引起的加工不稳定甚至无法加工的现象。     

基于扩展BVD模型的压电换能器电匹配研究

针对提高无损检测压电换能器灵敏度问题,提出了一种电阻抗匹配网络的设计方法。首先通过压电换能器电导纳实验曲线建立压电超声换能器的BVD模型等效电路。根据压电换能器电导纳的实验值对所建立的等效电路进行参数识别,确定等效电路各元件的值;并对参数识别的结果进行理论验证。同时与实验结果进行比对,吻合较好,表明该参数识别的方法可信度较高。在建立等效电路的基础上,采用Smith圆图,基于电匹配理论,设计压电换能器匹配电路;并对匹配后的压电换能器进行理论分析和实验验证。结果表明该匹配电路可将压电换能器的灵敏度提高约三倍。     

热超声封装高频换能器的动力学优化设计

为提高热超声封装效率、降低封装温度,研究了高频超声换能器的动力学优化设计．基于一维振动和波动理论,建立了换能器的解析模型,得到了压电振子、指数形聚能器和劈刀的波动方程．借助有限元分析软件ANSYS参数化建模,分别对压电振子和聚能器进行优化设计．考虑材料、形状和尺寸对其振动特性的影响,得到了换能器最优模型．通过阻抗分析仪和多普勒激光测振仪对换能器进行电谐振和机械谐振测试．实验结果表明,该换能器在其工作频率附近不存在非纵振模态和其它寄生的振动形式,从而方便了超声信号发生器设计.     

一种新型的智能化超声功率计

研制了一种新型的大量程智能化超声功率计,功率接收靶被设计成空心腔体形式,其自重为水的浮力所平衡,以此扩大功率计的量程;用荷重传感器测量靶面上的超声辐射太力,以此求得辐射功率,用微处理器控制数据采集与处理,以实现测量智化,理论分析及实验表明：该功能计测量超声换能器辐射面直径最大可达１３３ｍｍ,测量超声功率最大可达９９９．９Ｗ,理论分辨率为０．３Ｗ,测量超声频率最低为１２５ｋＨｚ。它适合于对中、大功率超声换能器,尤其是大口径、多元超声换能器阵列超声功率的测量。     

连续窄带调频超声波测距方法

传统的连续调频超声波系统尽管具有平均输出功率高的优点,却需要使用宽带超声波传感器.本文提出了一种连续窄带调频的超声波测距方法.此方法的一个重要特点是,通过窄带调频技术,可用普通的超声波传感器取代宽带超声波传感器应用于传统的连续调频超声波系统中.     

用于超声手术刀的夹心式换能器设计与有限元分析

传统的换能器设计方法成本高、效率低。利用理论计算并结合有限元方法设计了55 000 Hz的超声手术刀用压电换能器,以提高设计效率并验证方法的可行性。超声换能器设计为夹心式结构,使用PZT-8型压电陶瓷进行设计与仿真。首先理论设计出换能器各部件的初始尺寸并进行三维建模,将模型导入Workbench软件进行模态分析与谐响应分析,提取换能器工作时的谐振频率与输出振幅,并确定换能器最终尺寸。根据最终尺寸加工并装配得到实体换能器。最后利用阻抗分析仪对实体的谐振频率进行测量。结果表明,简化后的仿真模型谐振频率与实测值近似相等,为54 980 Hz。证明了设计思路的合理性与可行性,并对换能器的工作方式与优化设计提供了参考帮助。     

外接电感对轻负载阶梯型换能器频率的影响规律

现功率超声技术已被大范围应用,在实际加工中,其振动实现器件换能器的工况取决于外接负载阻抗的大小变化以及加工过程中换能器的温度变化;随着负载变化,换能器的谐振频率也将发生改变,导致与发生器输出频率不匹配,从而对换能器的输出振幅及加工效率产生负面影响。为得到规律,分别使用换能器的理论设计、仿真以及试验方法研究了轻负载下外接电感对换能器谐振频率的影响。结果表明：随着换能器变幅杆伸入水中长度的增加,换能器的谐振频率呈上升态势;通过外接调谐电感,换能器谐振频率会得到一定量的补偿,使其重新回到预先设定的频率值;随着外接电感值的增大,换能器的谐振频率会下降。可见使用电感负载可以有效解决换能器外接负载导致的频率漂移问题。     

基于有限元数值方法的金属材料内壁缺陷超声频谱特性研究

根据金属材料内壁缺陷的特点,建立了吸收边界和自由边界相结合的模拟模型,对含有不同宽度内壁凹陷形平底槽缺陷的模型进行了超声频谱特性模拟研究。通过对波场快照、时域信号和频谱分析得到了不同尺寸平底槽对声波传播频谱特性的影响以及中心频率、带宽、半波高宽度和峰值等呈规律性变化的频域特征量。研究结果对超声检测频谱分析技术的理论和实验提供了参考。     

幂函数超声变幅杆理论研究与模态分析

依据变截面杆纵向振动波动方程，给出了幂函数形变幅杆的频率方程及重要参数计算公式，并与其他类型变幅杆进行比较．结果表明，幂函数变幅杆具有与指数形变幅杆相同的放大系数，与阶梯形变幅杆有相同的谐振长度，且这种变幅杆不存在截止频率．用有限元软件Ansys进行模态分析表明，幂函数形变幅杆共振频率的模态分析值与一维理论值吻合．     

圆柱超声换能器的负载特性及其电声效率

对圆柱超声换能器在液体中的负载特性进行了研究,推导得出了换能器在液体介质中径向声辐射阻抗,并得出了有载圆柱压电超声换能器的频率方程;探讨了有负载的圆柱换能器输入阻抗随液面半径变化的关系.理论计算表明:随着液面半径的增加,换能器径向辐射阻抗在-∞～∞周期性变化;换能器在液体中会产生谐波共振,谐波数随液面半径的增大而增加.通过实验测量了圆柱换能器在水介质中的谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.此外,实验测定了换能器在水介质中的电声效率.