基于Lab VIEW的简单信号发生器的设计

信号发生器是实验教学、生产实践和科学研究中不可缺少的通用电子测量仪器之一,主要用于产生具有不同频率和幅度的各种波形,为实验研究提供所需要的特定信号。为此设计了基于Lab VIEW控制的信号发生器。通过USB接口连接已有的便携式信号发生器,在上位机上使用Lab VIEW所生成的应用程序,对小型信号源进行控制,实现双通道不同频率和幅度的各种波形,达到便携简单方面的效果。该文主要从Lab VIEW软件设计方面和利用VISA进行软硬件通信方面进行介绍,提出了优化方案,给出了实验结果并对结果进行了分析。     

基于LabVIEW的发电机继电保护系统设计与仿真

提出了一种基于Lab VIEW的发电厂继电保护系统的设计,监控发电机和电压器单独运行发生故障或不正常运行状态时,根据运行维护的条件,完成发出信号、进行跳闸等动作,使故障元件免于继续遭到破坏,实现对发电机与变压器的保护。利用Lab VIEW的图形化开发环境和虚拟现实技术,对提出的发电厂继电保护系统进行虚拟仿真,验证该系统的可行性,仿真表明该系统能满足电力系统对继电保护的要求。     

民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/外涵出口导流叶片(outlet guide vane, OGV)之间两段声衬的设计。首先,选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数;其次,在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明：所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源插入损失和低阶叶片通过频率(blade passing frequency, BPF)其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。     

集气管压力控制系统实验仿真平台的设计

集气管压力的控制在焦炉生产中将直接影响焦炭及煤气的有效生产。该文采用Lab VIEW软件对集气管压力控制系统实验仿真平台进行了设计,该平台在实现压力采集、数据处理、报警、开关状态检测和远程调用等功能基础上,通过模糊控制器能够迅速地完成集气管压力缓慢变化、快速变化和突变3种情况的调节控制,且得到了较好的控制效果。     

低频楼梯压电发电装置的数学模型和实验

 为收集和利用密集人群对楼梯的踩踏能量,设计了一种基于低频的新型楼梯压电发电装置,基于RLC 等效内阻建立了该装置的发电电路和数学模型;利用搭建的振动实验平台,对等效电路和数学模型进行实验验证。结果表明,在低频条件下,激励位移越大,频率越小,该压电发电装置输出的电能越大;压电发电单元的实验输出电压为电路中等效电阻Z₂的电压,利用数学模型计算得到的理想电压源电压是实验空载电压的2.64~2.88 倍;通过对实验数据的分析计算,得到了与理论计算电压变化规律相一致的实验电压源电压,两者最大误差为7.1%,验证了该压电发电单元等效发电电路和数学模型的正确性。     

涡扇发动机旋转声模态发生与测试试验研究

开展了涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术研究。首先,通过对涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术的原理分析,得出声模态发生与测试试验装置设计方法;结构设计与电气系统设计相结合,完成了试验装置的搭建;最后经过以某高阶声模态为例进行试验验证工作,证明了声模态发生与测试技术的正确性和试验装置设计的合理性。开展的声模态发生与测试技术研究对消声短舱声衬的声学效果验证试验意义重大,填补了中国该工程领域的空白,具有较好的工程应用价值。     

基于USB接口的虚拟示波器的设计

在详细地讨论虚拟仪器系统的功能特点的基础上,给出了虚拟仪器系统构建所需要的硬件及软件技术,介绍了一种以USB控制器为接口的实现Lab VIEW虚拟仪器和PC之间的高速USB通信的虚拟示波器设计方法。设计给出了在Lab VIEW环境下测试软件的设计思想,以及利用Lab VIEW软件的模块化编程以及多线程技术框架,实现了多种常见周期信号及任意指定信号的多通道输出。     

基于磁能再生开关的分布式发电系统电压控制技术

针对分布式发电系统电压随负载变化容易发生波动的问题,提出一种基于三相磁能再生开关(MERS)拓扑及其控制的电压调节方法。分析了同步相移控制下的磁能再生开关(MERS)电压和电流波形,对其傅里叶级数分解得到线性化等效模型,进而阐释了其连续无功补偿和电压调节的原理;然后构建了MERS的无功输出与其两个重要参数触发延迟角、滞留电容最小电压间的联系,进一步给出了频率内环、电压外环的电压控制策略;最后,搭建了20 kW实验平台验证了该拓扑及控制方法能够实现分布式发电系统电压的快速和精准调节。     

稳态电能质量指标的检测及数字化实现

针对国家标准中量化的电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动与闪变等稳态电能质量指标,探讨了检测电能质量的必要性,介绍了各指标的计算方法,设计并实现了电能质量在线监测系统,对电能质量的各项指标进行了监测。该系统基于虚拟仪器软件Lab VIEW编制检测程序,采用数据采集卡采集电网上的电信号,通过软硬件结合方法,实现快速、在线、准确测量各项电力参数,实时分析电能质量,实现各稳态电能质量指标的实时检测。模拟波形的试验检测结果显示,电压有效值误差小于0.5%,频率误差小于0.01 Hz,各次谐波电压误差小于5%,其结果误差满足国家标准,验证了该系统正确性和有效性。与传统的电能质量分析仪器相比,该系统具有所需硬件少、操作简单、开发周期短、扩展灵活、处理能力强等优点,其采集精度和速度、系统存储容量等方面均可满足现代电网研究的要求,具有一定的使用和推广价值。     

高频热声制冷机中的压电驱动器

为了研究压电驱动器与热声谐振腔间的耦合特性,建立了压电驱动系统的网络模拟模型。根据压电片的简支和固定两种边界条件,对压电驱动器及(热)声谐振腔声负荷系统的频率和电压特性进行了模拟计算。研究结果显示在高频时系统元件间的耦合特性较低频时好,具有简支边界的压电片产生的声压级比固定边界的要大得多,声压级随输入电压的变化特性计算与实验是相一致的。该模型可用于热声制冷机中压电驱动系统的特性分析。     

复合材料环状声衬降噪特性试验研究

根据民用飞机结构轻质化、高性能化的发展需求,利用发动机声模态模拟试验平台开展复合材料环状声衬的降噪特性试验研究,探索复合材料声衬在发动机短舱的可行性。针对发动机短舱声衬的某特定工况,以高分子树脂基复合材料,利用无缝拼接和环装整体成型等先进工艺研制出无拼缝的、两种不同长度的环状声衬试验件;通过基于旋转轴向传声器阵列方法的管内声模态测试和指向性测试开展声衬降噪效果试验。试验结果表明,声衬的降噪效果具有强烈的模态选择性,切向来流速度对声衬的降噪效果具有显著影响。     

两种声衬阻抗提取方法的对比

航空发动机短舱声衬是发动机最重要的降噪装置,为建立精确、关联声衬结构和声学性能的阻抗模型,需要精细化分析声衬声阻抗提取技术。对比分析了2种声衬阻抗提取技术(当地阻抗提取方法和直接提取方法)的差异。应用同一个流管声学试验平台制造偏差可控的声衬试验件,并进一步通过阻抗测量的重复性试验,保证了两种阻抗提取方法对比的基础。应用两种阻抗测量方法分别提取了单自由度声衬和双自由度声衬的声阻抗。结果表明：2种阻抗提取方法测量结果在中、高频段内相互吻合,在低频范围内存在显著差异。对比分析可见：相比于直接提取方法,当地阻抗提取方法适用的频率范围更宽,能够反映声衬的局域声阻抗特性,对声衬的尺度限制小,但需要破坏声衬的物理结构,且适用于传统声衬结构;相比于当地阻抗提取方法,直接提取方法测量了声衬的整体阻抗特性,在中、高频段内能够获得精确的阻抗结果,不需要破坏声衬的物理结构,而更为广泛地适用于板型吸声材料。     

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。     

钛合金蜂窝平板声载-静载联合加载设计与试验

为考察钛合金蜂窝声衬在噪声载荷与气动压力联合作用环境下的疲劳特性,根据蜂窝声衬的受载特征,提出了一种声载-静载联合试验方法,利用大气与真空舱之间的压力差来实现声衬的等效气动力加载,设计并制造了抽真空机械组件对试件非受声面抽真空,解决了行波管中施加静力载荷难的问题.针对两类高度不同的钛合金蜂窝声衬平板件,开展了10 h的声载-静载联合疲劳试验.试验结果表明:两类钛合金蜂窝声衬试件一阶共振频率均没有发生的明显变化,说明试件的整体刚度在试验前后没有发生改变.无损检测结果表明:蜂窝芯较高的钛合金声衬平板试件中部分出现了局部脱焊.     

超声压电马达用驱动电路的设计

设计一种适应性较广低成本的压电马达驱动电路,通过实验设计并制作出频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出两双路电信号(相位差为90°)。驱动控制行波型压电马达,输出频率范围在0-58kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节(100-200V)。通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求。     

民用航空发动机外涵支板声衬的降噪技术研究

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇外涵支板对风扇转静干涉噪声后传声散射效应的影响,以及外涵支板布置声衬的降噪效果,本文基于有限元方法,首先研究了等截面圆形管道和环形的声传播和远场声辐射特性,并与解析结果进行对比,吻合地较好,表明了该声传播计算方法的可靠性和精度;然后开展对于包含外涵支板的某真实大涵道比涡扇发动机外涵管道的风扇转静干涉噪声后传声分析,最后开展外涵支板声衬的声阻抗优化设计,在约束条件内获得最优声阻抗,研究外涵支板布置声衬对风扇转静干涉噪声后传声的降噪效果。结果表明：有外涵支板的情况下,声波在管道内出现声散射现象,声压幅值较无支板情况明显增大,且在支板附近出现峰值;外涵支板布置声衬后,在最优声阻抗的情况下,单频单模态的降噪量可达22.57dB。     

基于ANSYS和SYSNOISE的弹性结构噪声分析

对弹性结构的噪声分析过程中,结构表面的声学量很难精确求解,结构的形貌往往需要优化.利用声学分析软件SYSNOISE可以计算结构表面及任意点的辐射声场,提出了将有限元分析软件ANSYS得到的振动位移响应作为SYSNOISE的边界条件,从而准确得到结构表面各声学量,根据噪声分布,利用ANSYS优化结构形貌.通过实例,验证了...     

基于门限估计的水声通信接收机自动增益控制

为了使用自动增益控制对接收信号的幅度进行动态压缩,采用统计接收端信号过门限瞬时值次数的方法,判断是否要调整原信号和基于对数或指数信号的变步长调整自动增益控制算法。在对数或指数信号变步长调整中,对数或指数信号之间是可以互相转换的,步长和收敛因子的选取受水声信道特性、信号幅度、噪声种类的影响。该方法已应用于水声信号接收系统,可较好地对输入信号的幅度进行动态压缩,还滤除了部分噪声的影响,达到了设定的期望值。实验结果表明,该方法抑制噪声能力强,跟踪速度快,适合在水声通信系统中应用。     

非均匀电场下功能梯度压电材料板的振动主动控制

针对传统分层压电构件在连接处较容易破坏的问题,使用功能梯度压电材料板中压电材料组分来实现结构的振动主动控制。提出了一个改进的功能梯度材料特性分布方程,该方程由两个参数独立地控制压电材料总体积分数和沿厚度方向的材料梯度分布形式。基于材料特性在横向的梯度变化,推导了非均匀电场下机电耦合系统的运动方程。在振动控制中,使用速度反馈控制方法获得了有效的主动阻尼。在此基础上,研究了压电材料分布类型、梯度分布指数和压电材料总体积分数对功能梯度压电材料板振动控制的影响。结果表明,功能梯度压电材料板中压电材料分布对振动控制效果有较大影响;通过优化功能梯度压电材料板控制电压的施加位置,可以获得良好的振动抑制效果。