人工关节内锆钛酸铅压电陶瓷供能与电路设计

为了利用压电陶瓷作为人工关节无线监视系统的能量来源,从理论上分析了坚硬锆钛酸铅(PZT)陶瓷元件的能量产生特性和等效电路.利用非线性拟合算法计算出等效电路的参数拟合值,并分析了PZT压电陶瓷元件的输入输出特性、输出信号频谱特性以及在植入设备内的位置摆放.仿真结果表明: 等效电路参数拟合值是正确的,当4个PZT压电陶瓷元件呈直线摆放时能输出最大能量(约为1.2 mW).通过对PZT陶瓷元件供电的电源电路设计和仿真发现, PZT陶瓷元件的能量能够转换为电路稳定的可用电源.     

压电智能驱动器力学模型的建立及数值模拟

基于PZT逆压电效应和结构动力学波动原理,建立粘贴式PZT驱动器与主体结构耦合简化力学模型及数学模型;考虑粘结层阻尼效应,建立PZT驱动方程并求解输出力表达式,确定驱动器力学与电学特性的对应关系;通过胶层材料特性、传递的切应力及其厚度变化对PZT驱动性能的影响进行算例分析,拟合出胶层传递剪切力与胶层厚度关系曲线,证明了运用所建立的驱动模型能有效地模拟检测PZT的逆压电规律,可为利用压电智能驱动器控制工程结构检测提供理论依据.     

压电智能传感器力学模型的建立及数值模拟

以单片压电陶瓷(如锆钛酸铅,简称PZT)晶体、粘贴式和埋入式压电传感器为研究对象,从压电本构方程和结构动力学的振动原理出发,采用集总质量法推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式及等效刚度表达式,建立粘贴式和埋入式PZT传感器的简化力学模型,得到考虑多参数影响的电荷表达式.考虑黏结胶层阻尼吸收能量的作用,建立了胶层阻尼效应影响的传感模型,并求得压电传感器的电压表达式.数值模拟结果表明:在PZT传感模型中,利用压电方程和振动方程联合求解可以快速得到PZT的传感信号,而且PZT片的电压输出特性与作用力的大小及黏结胶层有关.通过测量和分析PZT传感器输出电信号峰值与频率的变化,并与数值分析结果进行对比,证明了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的正压电规律.     

3G智能天线算法优化

为了解决大量用户间相互作用使移动通信质量受到影响等问题,通过研究智能天线的工作原理和主要功能,给出智能天线能自适应地跟踪用户信号等技术特点,着重讨论了智能天线中波束形成的算法.根据算法解决了对信号处理方式的不同进行分类等问题,并对算法进行了优化.优化算法具有没有任何遗漏等3个优点,为前面问题提供了解决方案,其在第3代移动通信系统中占有重要的地位.     

基于NiosⅡ系统的PWM单组件多路信号输出

在LED智能灯控系统中,用以控制灰度的多路独立PWM信号输出模块是必需的,利用NiosⅡ软核方案来实现该模块,高效快捷,集成度高,鲁棒性好,但需植入很多单信号输出PWM组件,由此造成系统芯片硬件资源的浪费,若对既有的单PWM信号输出设计文件进行修改,生成多路输出的PWM片内外设组件,之后再以Avalon总线规范将其和其他组件一起植入NiosII系统．配置生成硬件系统,在相同功能的情况下,可以节约很多硬件资源,实现对系统的极大优化．     

基于Intel 80C196控制的智能金属探测仪

介绍了基于80C196控制的改进型智能金属探测仪的研制工作。采用软件控制CPU输出一频率递增的脉冲信号并对其进行扫频、选定工作频率f0，最终提出了以CPU输出频率为f0的信号作为整个系统基准频率信号的新方案，并且给出了系统硬件组成和软件控制流程。     

高精密放大器的设计

着重讨论高精密放大器的系统构成及主要性能指标.它主要用于对称重传感器输出的微弱直流信号进行放大,并在一定范围可以调节放大倍数使该信号能够匹配模/数(A/D)转换器的标准信号范围.另外,当称重传感器空载或者加载容器时它都可以实现输出归零,同时当系统连续工作积累的漂移过大时它也可以使输出归零.     

钢筋腐蚀监测传感器设计与工程应用

基于钢筋腐蚀体积膨胀及光纤光栅测量应变的原理,设计了一种新型钢筋腐蚀监测传感器.通过室内加速腐蚀试验,建立了传感器信号与钢筋腐蚀率的定量关系;采用多目标优化方法,进行钢筋腐蚀传感器的优化布置.将该传感器埋入某码头泊位混凝土结构中并进行了测试,室内试验和工程应用表明,该传感器可用于混凝土中钢筋腐蚀监测.     

基于LabVIEW的压电陶瓷相移器控制系统

压电陶瓷(PZT)作为微位移的执行装置,在光学测量方面得到广泛的应用.运用虚拟仪器软件设计的压电陶瓷相移器驱动、校正与位移精度控制系统,准确方便地实现了对压电陶瓷相移器的控制.通过LabVIEW编写的程序采集数据对PZT的位移量进行分析和计算,提出一种测量PZT驱动电压与位移曲线的新方法.通过Lab-VIEW控制数据采集卡的输出电压来控制PZT的驱动,位移精度可以达到纳米(nm)量级.     

基于矩阵摄动理论的微电网建模与优化控制

针对微电网系统稳定性和输出一致性问题,提出了一种优化控制方法.首先,建立了微电网系统小信号模型、系数矩阵和增量摄动矩阵,解决了系统特征值求解过程中的计算量大的问题.在此基础上,以稳定性、阻尼比和稳定裕度为性能指标建立了初次优化目标函数,矩阵摄动理论与人工鱼群算法相结合,对系统进行了初次优化控制.同时,为了保证微电网中各微源输出的频率和电压一致性,建立了再次优化目标函数,应用人工鱼群算法对系统进行了再次优化控制.最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性.