真空中揩振微梁的品质因数

考虑到谐振微梁振动时,撞击在微梁两侧的分子数目和分子速率分布的差异,对Ｋａｄａｒ等人提出的撞击微梁的分子速率分布函数做了修正。利用修正后的模型,对真空中运动微梁的品质因数进行了理论分析。结果表明,修正后的理论值比原理论值与实验值符合得更好,对于谐振微梁结构参数的优化设计具有一定的指导意义。同时,在高真空区域,考虑了谐振梁本征阻尼与分子碰撞耦合效应,消除了原有处理方法在该区域出现的折点。     

真空中谐振微梁的品质因数

考虑到谐振微梁振动时,撞击在微梁两侧的分子数目和分子速率分布的差异,对Ｋａｄａｒ等人提出的撞击微梁的分子速率分布函数做了修正．利用修正后的模型,对真空中运动微梁的品质因数进行了理论分析．结果表明,修正后的理论值比原理论值与实验值符合得更好,对于谐振微梁结构参数的优化设计具有一定的指导意义．同时,在高真空区域,考虑了谐振微梁本征阻尼与分子碰撞耦合效应,消除了原有处理方法在该区域出现的折点．     

MEMS谐振式加速度计技术发展的研究

目的深入了解谐振式加速度计研究过程中的关键技术问题,为后续的研究工作和实践应用提供指导。方法通过收集大量资料及数据分析,论述MEMS谐振式加速度计的国内外技术研究现状,归纳并探讨其在研究中所面临的关键技术问题。结果与结论针对MEMS谐振式加速度计的激励与检测电路、工艺误差和封装技术等关键技术,提出了集成化、石英微加工和新材料将是提高MEMS谐振式加速度计性能的必要途径。     

硅微谐振式加速度计2种谐振结构比较

硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉(DETF)作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果:单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍(气压为0.01 Pa)减小至1.12倍(气压为86.8 Pa)。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。     

基于DSC-LS的加速度计动态模型参数辨识

加速度计动态模型参数辨识对提高振动与冲击动态测试和动态分析精度等具有重要作用.针对加速度计动态模型参数频域辨识方法中栅栏效应对参数辨识精度的影响,提出了一种基于离散频谱校正-最小二乘（DSC-LS）的加速度计动态模型参数辨识方法,该方法利用H₁估计获得零频点坐标,并将FFT+FT离散频谱校正与LS方法相结合,高精度估计出谐振点坐标,然后通过特征点坐标计算加速度计动态模型参数.实验结果表明,该方法能够有效消除栅栏效应对加速度计动态模型参数辨识的影响,具有较高的加速度计动态模型参数辨识精度和抗低频窄带噪声干扰性能.      

微角速度传感器在不同气压下的振动特性

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关系曲线 ,发现了传感器的非线性振动和模态耦合现象。弹簧的非线性弹性引起了非线性振动 ,振动方向不正交及电信号耦合导致了振动耦合现象。试验结果表明驱动梁为曲梁的传感器与直梁传感器相比 ,驱动轴非线性振动特性大大降低     

水下磁谐振式无线电能传输系统的分析与设计

针对水下供电技术中传统接触式密封插头容易在使用中发生磨损导致漏电的问题,基于磁谐振式无线电能传输原理建立了磁谐振式三线圈互感耦合模型。该模型由发射线圈、接收线圈和负载线圈3部分组成,独立的接收线圈具有较高的品质因数,负载线圈单匝绕制有效降低内阻损耗,克服了传统两线圈模型传输性能差和四线圈模型耦合次数多的缺点,提高了传输功率和效率。对海水中高频电磁波的传播特性进行了分析,进一步探究了海水中模型传输功率和效率与三线圈之间传输距离的关系。设计了一个三线圈磁谐振式无线电能传输样机,实验结果表明,在海水中传输距离为12cm时,传输效率可达60%,验证了所提方法的有效性。研究可为今后水下谐振式能量传输技术的应用和优化提供理论支持。     

基于谐振原理的高精度石英加速度计设计技术

基于力学振动原理,导出谐振器振动的微分方程,讨论了振梁型加速度计的设计原理.提取谐振加速度计的特征参量,进行结构尺寸优化设计和非线性误差分析.依据石英晶体压电效应原理,对相关激励方式进行研究和合理切型选择与电极设置.应用有限元法进行工作模态和力频特性等方面的仿真与分析.理论计算的力频系数和软件仿真相差小于4%,证明了理论模型的正确性.     

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.     

用非线性电阻模拟变压器损耗进行铁磁谐振过电压研究

针对变压器、电磁式电压互感器(PT)等非线性电感元件在铁磁谐振研究中的重要性,建立了一种同时考虑变压器电感及损耗非线性的计算模型,利用非线性电感和电阻的并联来模拟变压器,并给出了由变压器空载实验测得的电压、电流有效值和损耗值计算得到非线性电感磁通电流曲线和非线性电阻伏安曲线的方法.将该模型应用于铁磁谐振过电压的仿真计算中,并与实验测得的结果进行比较.结果表明:利用非线性电阻模拟变压器损耗进行铁磁谐振的仿真计算,所得到的变压器电压和回路电流的峰值与实验结果的误差分别为3.81%和0.2%,远低于利用定值电阻模拟变压器损耗时的误差19.5%和15.9%,表明该模型应用于铁磁谐振的计算时所得结果更加精确.     

两自由度局部非线性系统的脉冲响应时域法

将两自由度局部非线性振动系统的非线性弹簧力和阻尼力等效成外力,建立数学模型,将线性振动系统的脉冲响应时域法应用于该振动系统,通过对应线性系统的单位脉冲响应与等效非线性力的卷积积分,得到局部非线性振动系统的响应;对该模型进行了数值仿真．实验模型测试结果验证了该方法在局部非线性振动系统领域的可行性,为求解具有局部非线性的大型机械系统的振动响应提供了一种新的思路．     

单质体非线性系统基于趋近律的谐振控制同步分析

基于单质体双激振源非线性振动机械的机电耦合动力学模型,构造了双激振电机的转速差、相位差状态空间方程,提出了双激振电机基于滑模趋近律的谐振控制同步策略.针对该类非线性振动机械的谐振同步特性——对外干扰的敏感性,引入卡尔曼滤波器,建立了双激振电机基于卡尔曼滤波器的滑模趋近律谐振同步控制方案.通过仿真实验数据分析,验证了文中建立的谐振同步控制策略对该类振动机械同步运动控制的有效性,可使双激振电机获得满意的谐振同步运动效果.     

谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法

采用方波脉冲作为激励信号,对谐振式传感器的谐振器进行激励。通过对含有谐振频率和阻尼信息的自由衰减振动信号的采集及处理,同时得到了谐振器的谐振频率及谐振阻尼参数。以电涡流位移传感器为例,实际搭建了这种基于脉冲激励的双参数检测实验装置。实验结果表明,该方法可同时获取位移检测过程中的谐振频率及谐振阻尼参数。这种脉冲检测方式不仅可用于新型电涡流传感器的研制,而且可进一步推广到其他类型的谐振式传感器中。     

谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法

采用方波脉冲作为激励信号,对谐振式传感器的谐振器进行激励。通过对含有谐振频率和阻尼信息的自由衰减振动信号的采集及处理,同时得到了谐振器的谐振频率及谐振阻尼参数。以电涡流位移传感器为例,实际搭建了这种基于脉冲激励的双参数检测实验装置。实验结果表明,该方法可同时获取位移检测过程中的谐振频率及谐振阻尼参数。这种脉冲检测方式不仅可用于新型电涡流传感器的研制,而且可进一步推广到其他类型的谐振式传感器中。     

热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究

基于对影响微悬臂梁谐振器品质因数的内摩擦、支座损耗、氧化层（或镀层）损耗和分子阻尼、空气阻尼和压膜阻尼等阻尼机制的理论分析，计算出不计成型槽阻尼时微梁在高真空、分子阻尼或粘性空气中谐振的品质因数，提出较小的成型槽宽度可以降低在粘性空气中谐振的微悬臂梁谐振器的品质因数。制作了成型槽宽度不等的电热激励－压敏电阻检测硅－二氧化硅双层结构微悬臂梁谐振器，测试了其在粘性空气中的品质因数。实验数据表明：对成型槽宽度大于梁宽度的微悬臂梁谐振器，测量值与计算值符合较好，反之具有较大误差。     

磁耦合谐振式供电系统的频率分裂抑制方法

抑制谐振式供电系统发生的频率分裂在过耦合处系统效率不降低.运用耦合模理论,推导出效率与频率、耦合系数的关系式,并发现频率分裂现象.其原因为谐振线圈的品质因数发生改变.随后本文提出使用电感较大接收端的方法.此方法可以抑制频率分裂且提高传输效率.最后,组建了磁耦合谐振式供电系统实验平台,实验证明此方法有效.     

RLC串联电路的求解及电流曲线的分析

应用拉格朗日方程对非线性RLC串联电路的暂态过程进行了求解,对所得到的解析解进行了分析,得到了非线性RLC电路的一些普遍特征.通过对RLC串联谐振电路中的谐振态量分析说明,给出谐振态量与电路参数、品质因数的关系式,说明了谐振电流曲线的非对称性,对实际应用具有一定的参考价值.     

扭秤系统的品质因数和振幅的关系研究

在周期法测万有引力常数的实验中,扭秤系统的品质因数Q会影响实验精度.采用速度阻尼模型,讨论了扭秤振幅对系统品质因数的影响.结果表明,在不考虑振幅非线性的情况下,振幅对品质因数并没有直接的影响,实验中Q值的变化可能是由振幅的非线性效应引起的.     

谐振电路品质因数的计算

品质因数是谐振电路中一个非常重要的参数。文章从RLC谐振电路品质因数的定义出发，给出了一般RLC电路谐振时品质因数的计算方法，即当电路谐振时先计算端口的阻抗或导纳，得到等效的串联或并联电路的R、L、C参数，然后套用串、并联谐振电路的品质因数计算公式即可。实践证明，该方法简单、正确。     

梳齿结构与振动梁复合的硅微谐振器的非线性分析

谐振式MEMS传感器的输出信号为频率信号,具有高精度和强抗干扰能力等优点,是微传感器的重要发展方向之一. 但是这类传感器振动具有的非线性会导致振动幅度噪声耦合到频率输出进而对器件的噪声性能产生不利影响,所以对谐振器非线性振动的特性进行分析显得十分重要. 以梳齿结构与振动梁复合的谐振器为研究对象,推导出谐振梁的力-位移方程、振动微分方程,并与实验结果比对,曲线具有很好的吻合度,证明了理论的正确性. 同时表明结构机械非线性主要受谐振梁厚度影响;非线性失稳的临界状态会使结构发生频率跳跃,增加结构阻尼能有效增大系统稳定响应的位移和输出电压信号,同时利用结构非线性失稳后的上跃频率设计器件具有良好的稳定性.