小型化宽阻带多层宽带频率选择表面研究

介绍了一种叉指电容加载的小型化周期结构的多层频率选择表面设计,提出了工作带通且具有超宽阻带频率特性的叉指电容加载结构的小型化频率选择表面.阐述了分布参数叉指加载的小型化宽阻带带通频率选择表面的组成结构,分析了这种宽阻带带通频率选择表面的机理.对分布参数叉指电容加载结构的周期小型化频率选择表面,采用了等效电路分析法和三维仿真软件进行了分析和仿真设计,仿真结果具有超宽阻带和带通的频率特性;提出的叉指结构分布参数电容加载的频率选择结构单元具有较好的容差性,在0°～60°不同入射角下具有良好的频率稳定性.根据设计的叉指电容加载的小型化频率选择表面制作并测试了频率特性,实测和仿真结果一致性较好,中心频率为2.4 GHz,阻带为3～39.6 GHz,阻带宽度超过中心频率的16倍.整个阻带内的抑制度大于15 dB,其中3～15 GHz内的阻带抑制度大于40 dB,相对带宽为10%,带内插损小于0.5 dB.     

一种基于叉指电极的大肠杆菌生物传感器

提出了一种可用于水环境中检测大肠杆菌的生物传感器,该传感器是通过在叉指电极阵列上修饰生物分子制备得到.首先利用微制造技术通过蒸发镀膜、光刻、湿法腐蚀等工艺在基底上制备叉指微电极阵列,然后利用生物修饰技术在叉指电极阵列的微间隙中捕获大肠杆菌,进而在叉指电极表面产生银沉淀,使叉指电极导通.通过测量叉指电极的电导值,可实现对大肠杆菌的定量检测分析.这种叉指电极生物传感器不但可用于大肠杆菌的检测,还可应用于其它微生物的检测.     

基于岩石节理分形特性的岩体稳定性智能辨识

 调查国内大量矿山地质资料,分析其矿岩节理裂隙数据,采用分形理论揭示岩体节理间距和产状分布的分形特性.采用混沌算法优化神经网络,建立矿岩稳定性与其岩石单轴抗压强度、单轴抗拉强度、内摩擦角、内聚力、弹性模量、岩体节理间距分形维数和节理产状分形维数的智能辨识模型,寻求岩体判别新方法.研究表明,岩体节理间距分形维数和产状分布分形维数可反映岩体节理空间分布的整体信息;节理间距分形维数越小,岩体完整性越好;产状分布分形维数越低,节理分散程度越小;即二者分形维数越小,岩体稳定性越好.智能辨识模型可以根据矿岩力学参数、岩体节理分形特征,预测不同地质条件下的岩体质量,为工程支护设计及施工提供依据.     

一种叉指结构电极间分布电阻的计算方法

叉指电极的应用比较广泛,尤其是用作敏感元件的电极.给出了一种叉指结构电极间分布电阻的计算方法,在理论分析计算的基础上,选取了几种常用尺寸的叉指电极,在中间均匀涂上掺杂的SuO2,通过实验测量其电阻,并与理论计算的结果进行比较,实际测量结果较好地验证了此计算方法的正确性.     

变面积结构微机机械电容式加速度传感器

文章首次报道了一种基于面积可变电容结构的微机械加速度传感器。质量块呈栅状结构,由悬臂梁支撑。两组交叉放置的定电极位于质量块的正下方。在惯性力的作用下,质量块呈平行于衬底水平移动,引起由质量块的栅与定电极的叉指构成的差分电容变化。通过测量差分电容的变化,可以得到加速信号的大小。理论分析表明加速度响应信号随面积呈线性变化,而与质量块及定电极的间距无关。加速度传感器的制作采用了基于金属电镀的准LIGA技术,设计量程为20m/s2。测量结果表明,加速度传感器量程为20m/s2,灵敏度为58.1mV/(m·s-2),非线性为4%FS。讨论了器件线性度不够理想的原因。     

平面结合面切向接触阻尼分形模型及其仿真

基于接触分形理论和结合面接触阻尼耗能机理,以及球体与平面接触时的阻尼耗能理论,建立了平面结合面切向接触阻尼的分形模型,通过数值仿真直观揭示了平面结合面切向接触阻尼耗能与结合面法向载荷以及结合面表面粗糙轮廓分形维数之间的非线性关系.仿真结果表明:平面结合面切向接触阻尼的耗能随着结合面法向载荷的增大而减小;当结合面表面粗糙轮廓分形维数小于等于1.2时,平面结合面切向接触阻尼耗能随结合面表面粗糙轮廓分形维数的增大而增大;当结合面表面粗糙轮廓分形维数大于1.2时,平面结合面切向接触阻尼耗能随结合面表面粗糙轮廓分形维数的增大而减小.仿真结果验证了模型的有效性.     

应用于超级电容器的碳原子线电极的电容性能研究

以新型碳材料--碳原子线为超级电容器电极材料.碳原子线由天然高分子淀粉高温催化热解而得,并通过浓硝酸处理的方法对其进行表面官能化.酸处理后碳原子线电极的电容性能测试采用循环伏安法,恒流充放电法和交流阻抗法.实验结果表明,酸处理后的碳原子线电极显示出较高的电容性能,在5mol/L硫酸水溶液中,在0.2A/g的放电电流密度下,该电极的比电容可达256F/g,同时具有较低的等效串联电阻和较好的循环稳定性.     

大气压氩气同轴介质阻挡放电的电学特性

主要研究了同轴介质阻挡放电的电学特性、基础参数，并构造了仿真电路模型.研究发现，随着外加电压的增大，介质电容增大，气隙电容减少.通过不同半径的内电极进行实验显示气隙电容与半径成反比关系，在输入功率的研究中发现半径也是关键因素.在功率因数与外加电压的研究中则发现其变化趋势不具有单调性，存在极大值点，具有重要意义，为工业化过程中寻找最优工况提供了参考.利用软件构造了仿真电路模型，较好地吻合了实验中的放电参数，有利于后续的研究中对一些不易实验获得的参数进行估算.     

石墨烯-钴-聚吡咯复合电极改善藻菌微生物燃料电池性能的研究

通过恒电位法一步将氧化石墨烯、过渡金属Co和聚吡咯（PPy）三者共固定于碳毡电极表面,制备了复合膜电极,采用循环伏安法、交流阻抗对复合电极进行了电化学测试,并将其用作微生物燃料电池（MFC）的阳极和阴极,考察了其对MFC产电性能的改善作用. 结果表明:碳毡电极表面经修饰后,在三者协同作用下碳毡电极的电容显著增大. 这种修饰有效增加了电极比表面积和导电性能,减小了电荷传递阻抗,提高了电极的电子传递效率. 同时,该电极具有良好的生物相容性及稳定性,使藻菌MFC产电功率增大了3.1倍,且内阻减小了76%.     

非闭合电极电容层析成像传感器参数优化方法

提出了一种新的非闭合电极电容层析成像传感器结构参数的优化方法,采用均匀设计结合非线性偏最小二乘法,提取传感器结构参数与待优化目标间的函数关系;在此基础上建立新的目标泛函.通过对优化目标泛函的求解,最终获得传感器结构参数的最优值.本文以12电极非闭合电极电容传感器为研究对象,进行了结构参数的优化设计,并根据优化结果制作了非闭合电极电容传感器.数值仿真结果表明,就本文所考察的重建对象而言,采用参数优化后的传感器所获得的图像重建质量优于未优化的传感器;从而为ECT传感器设计提供了一种新的有效方法.