超声液位传感器有限元模型及其声学特性分析

运用ANSYS有限元软件建立超声液位传感器有限元模型,利用其谐波响应、瞬态响应分析技术分析了超声液位传感器声学特性．阐明了超声液位传感器声学特性分析的有限元理论,给出了建模过程若干关键问题的解决方法．研究了保护膜厚度、材料及压电元件的电学品质因数对传感器声学特性的影响,并通过实验验证了谐振频率和最大发射电压响应的仿真计算结果的合理性．由此可见,所建立的分析模型可较准确地对超声液位传感器的声学特性进行仿真模拟,为该传感器的优化设计提供了一种有效的方法．     

一种船用超声液位传感器的优化设计模型

针对一种船用超声液位传感器数学建模和多目标优化设计的问题,提出了一种基于等效电路和遗传算法的优化设计方法.将电-力-声类比的方法应用到建模中,由此建立了传感器的等效电路模型,并推导出传感器频率和输出特性参数的相关方程.在等效电路模型的基础上,以压电陶瓷尺寸、保护膜厚度和工作间隙为设计变量,以输出电压的峰-峰值和信号特征值为优化目标,建立了超声液位传感器的多目标优化模型.采用遗传算法(GA)进行优化计算,并利用MATLAB和GA优化工具箱进行求解.实例分析表明,优化后传感器性能得到了显著提高,数值计算结果和实测结果吻合良好,从而证明了等效电路模型的准确性.     

热敏电阻式液位传感器的研究

在研究ＮＴＣ热电阻器Ｖ－Ａ特性曲线的基础上，简要阐述了ＮＴＣＲ式液位传感器检测液位的基本工作原理，分析研究了系统工作状态的确定及影响因素，并对ＮＴＣＲ技术参数的选取提出了指导性的意见。     

楔形超声切割刀的等效电路模型及其工程设计分析

为优化楔形超声切割刀的工程设计理论,基于变截面弹性体的波动方程,推导了楔形超声刀的等效电路模型。利用等效电路法、有限元法分别计算了楔形超声切割刀的谐振频率和放大系数,根据计算结果设计并制造了相应的实验样品。测试了实验样品的谐振频率、位移放大系数等关键参数。结果表明：楔形超声切割刀的等效电路为非互易二端口等效网络,共振频率的理论计算结果与实验测试结果之间的相对误差小于5%,等效电路法、有限元法和实验测试所得楔形超声切割刀的共振频率和放大系数结果一致。楔形切割刀的有效机电耦合系数随着纵向尺寸的增大而减小,其位移放大系数随着纵向尺寸增大而增大。研究结果为楔形超声切割刀的工程设计提供了简明理论和设计模型。     

具有参考信号的反射式光纤液位传感器

描述了一种具有参考信号的反射式光纤液位传感器,它是利用光纤的输光反射原理测量液痊。一根光纤将一束光投射到油面,另一根光纤接收从油面反射回的光,再用一根参考光纤沿着与发送、接收光纤同样的路径传输由发光二极管ＬＥＤ发出的光。再通过反射信号与参考信号的比值运算,有效消除了由于非测量的光强度变化造成的干扰。该液位传感器的测量距离范围是７０ｍｍ～１７０ｍｍ,精度可达１％。     

基于电容式传感器的载重汽车燃油液位测量方法

针对传统的浮子-可变电阻方法测量燃油量的缺陷,提出了一种基于电容式传感器的燃油量液位测量方法,根据燃油液位与电容传感器的电容值成良好的线性关系测量液位。实验室测量结果表明,采用该方法燃油液位和传感器电容具有较好的线性度,测量误差小于±5%,耗电量低,使用寿命长。     

浮子式光纤液位传感器的液位测量

本文向大家介绍一种新型液位传感器——浮子式光纤液位传感器的传感原理及液位测量过程,同时对测量信号的处理作了详细的分析。     

光纤传感器在液位检测中的应用

企业中,液位作为一个主要热工参数,其常用的检测方法有多种,但随着科技的进步,人们生活空间的扩大,需要液位检测的地方越来越多,环境越来越复杂,技术要求也越高,为此先进的检测技术和仪器随之出现,如光纤传感器、微波传感器等,这里以光纤液位传感器为例,介绍光纤的结构、原理、液位检测方法及应用。     

基于串行扩展技术的霍尔液位传感器

目的针对低精度的液位测量,设计一种液位测量传感器。方法利用开关霍尔元件和串行扩展技术。结果设计了测量电路、信号处理电路和软件。结论传感器性能稳定,设计方案可行。     

径向振动压电陶瓷薄圆盘振子的机电等效电路与共振频率研究

对轴向极化压电陶瓷薄圆盘振子径向振动进行了理论和实验研究.推出了其机电等效电路,得出了振子共振和反共振频率方程,探讨了振子共振和反共振频率与材料参数之间的依赖关系,给出了压电陶瓷薄圆盘振子的共振及反共振频率与其泊松系数之间的解析关系.实验结果与理论计算符合较好.     

径向扭转复合型超声换能器等效电路研究

对径向扭转复合型超声换能器进行了研究.从波动方程出发,不考虑径向扭转振动耦合,推导了换能器中径向振动及扭转振动模式的各自机电等效电路.在此基础上,得出了换能器空载时共振频率方程及其共振频率的表达式,并用有限元方法对此换能器进行了计算机仿真实验.结果表明:等效电路计算的换能器径向及扭转共振频率的理论计算值与计算机仿真值一致.     

大功率径向振动压电超声换能器

对一种大功率径向复合圆管压电超声换能器的径向振动特性进行了研究.依据机电类比原理,推出了换能器的径向振动等效电路及共振频率方程;探讨了换能器的第1、第2阶共振频率和有效机电耦合系数与压电陶瓷元件位置的关系;实验测量了换能器的径向共振频率.结果表明,换能器径向共振频率的理论值与实测值符合较好.     

一种扭转振动复合换能器等效电路的研究

目的对一种扭转振动复合超声换能器进行研究。方法仿真建模,有限元分析法。结论建立了此换能器机电类比等效电路模型,推导了此换能器的扭转振动频率方程的解析式及共振频率的计算公式;分析了换能器的共振频率与其几何尺寸之间的关系,对该换能器的扭转振动模态进行了分析。结果换能器的共振频率在其他尺寸不变时随着外环金属薄圆环的半径增大而降低,随着内环金属薄圆环的内半径减小而降低。     

气介式弯曲振动功率超声复合换能器的振动特性研究

对气介式弯曲振动大功率超声复合换能器的振动特性进行了研究 .该复合换能器由夹心式功率超声纵向换能器及弯曲振动的薄圆盘辐射器组成 .对弯曲圆盘在不同边界条件下的共振特性进行了分析 ,给出了辐射器的共振频率设计方程、等效质量和等效弹性系数 ;同时研究了气介式复合振动换能器的机电等效电路 ,分析了复合换能器的整体频率方程 .实验结果表明 ,辐射器共振频率的计算值与测量值符合较好     

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.     

环形振子的扭转振动等效电路及有限元模态分析

基于机电类比原理,对弹性薄圆环振子的扭转振动进行了研究,建立了圆环振子平面扭转振动的机电类比等效电路模型,从等效电路得出了其扭转振动频率方程及共振频率表达式,给出了薄圆环振子频率方程的数值根与其半径比的拟合关系曲线,通过有限元(FEM)模态分析表明,理论与FEM仿真结果符合较好,对环形扭转振子的工程设计具有参考价值.     

各向同性弹性薄圆盘的径向振动及其等效电路

对各向同性弹性薄圆盘的径向振动进行了研究,得出了其等效电路。在此基础上,推出了弹性薄圆盘径向振动的频率方程以及振子共振频率的表达式。利用数值法,得出了不同材料弹性薄圆盘径向振动超越频率方程的一系列根。经过拟合,得出了频率方程的根与振子材料泊松系数拟合关系的表达式,从而简化了径向振动薄圆盘的工程设计及计算。     

薄圆环扭转振动及其等效电路研究

研究了各向同性薄圆环振子的扭转振动，推导了薄圆环振子扭转振动的波动方程和机电等效电路．在此基础上，得出了振子空载时共振频率方程和振子共振频率的表达式．利用数值方法，求出了共振频率的理论值；并利用Ansys软件，对薄圆环振子进行了有限元模拟，得到了其共振频率的模拟值．     

适用于光发射机设计的实用VCSEL小信号等效电路模型

提出了一个适用于发射机中驱动电路设计的具有较高计算效率、能准确反映不同频率时与驱动电路互作用的VCSEL等效电路模型．用曲线拟合的方法结合惠普网络分析仪测得的VCSEL反射参数S11，准确地得到了等效电路模型的各个参数值，并将此等效电路模型应用到设计驱动电路的模拟中，在标准EDAN；境SPICE中对驱动电路和模型进行了协同模拟，与过于简化的VCSEL模型进行了对比，通过设计驱动电路芯片证明了此模型的有效性。