一类新型非晶丝微磁探测器在坦克静态 磁场分析中的应用

在了解FeCoSiB非晶丝材料物理特性的基础上,利用傅里叶解析法对非晶丝的巨磁阻抗效应展开分析,对其数学模型进行实验验证.进而探讨基于非晶丝传感元件的高灵敏度微磁物理场探测技术及电路实现途径,并以CPLD芯片为核心设计信号处理电路.实验结果证明传感器在0～1T的量程内具有较好的线性度,其分辨率可达100nT.并利用这种新型微磁探测器对地磁场变化的高灵敏性,分析坦克目标静态复合磁场的空间分布及通过特性,提高了数理模型的准确性.     

新型缝隙波导的研究与分析

本文在用色散图法分析了目前主要存在的两种能够传输准TEM波的缝隙波导的特性基础上,设计了一种能够传输准TEM波的新型平行板缝隙波导,通过对色散图的仿真研究其缝隙高度对波导传输特性的影响以及通带范围内波的模式特性,该缝隙波导具有相对较大缝隙尺寸,使其能够方便地应用于测量具有周期结构的人工电磁材料电磁参数.     

基于巨磁阻抗效应的非晶丝微磁传感器

在FeCoSiB非晶丝材料物理特性基础上,利用Fourier解析法对非晶丝的巨磁阻抗效应展开分析,对它的数学模型进行实验验证;进而探讨基于非晶丝传感元件的高灵敏度微磁物理场探测技术及电路实现途径,并以CPLD芯片为核心设计信号处理电路.实验结果证明:传感器在0～60μT的量程内具有较好的线性度,其分辨率可达0.1μT.这就解决了大多数磁传感器对地磁场、生物磁场等微弱物理量无法精确探测的缺陷,从而拓宽了磁传感器在微电子探测领域的适用范围.     

一种改进的基于支持向量机与波导理论的电磁参数提取方法研究

在讨论利用口波导法与支持向量机相结合提取材料电磁参数的局限性基础上,文章提出利用波导传输反射法与支持向量机相结合来提取材料的电磁参数,并从理论分析和有限元数值计算两方面讨论了该方法的有效性.仿真结果表明,该方法能够克服开口波导法在某些数值点的奇异性,能有效地预测出对应的电磁参数.     

基于变换光学的波导弯接头设计

变换光学是一种通过设计改变传输介质的电磁特性实现调控电磁波任意传输的理论.根据麦克斯韦方程组在空间变换下的协变性,可以通过坐标变换设计出具有特定电磁参数的材料,从而设计新型电磁器件满足对电磁波传输的特定需求.基于变换光学的方法,人们陆续提出了隐身斗篷,隐身地毯以及波束集中器等新型电磁功能器件.基于上述背景,应用变换光学的理论方法,本文提出并设计了一种可实现无反射传输的90°波导弯接头.对波导弯接头材料的电磁参数进行了重新设计,实现了对于入射波的传输方向的操控,满足无反射传输要求.然而,经过变换光学得到的波导接头材料电磁参数通常是各向异性的,因此在实际制备中很难实现.本文根据等效介质理论使用两种各向同性材料在特定方向上层叠等效实现了波导弯接头处各向异性材料的电磁特性.基于有限元方法,对设计的波导接头进行了数值仿真,结果表明:在填充了特定材料的弯曲波导接头处,电磁波可以实现无反射传播从而大幅提高了传输效率.     

多引脚巨原子嵌套耦合于波导系统的电磁诱导透明现象

提出了一个由多引脚巨原子嵌套耦合到微波传输线的理论模型.利用该模型，计算模拟了光子通过波导的总透射率，由此得到巨原子与波导耦合点间的距离对光散射特性的影响.在此基础上，得到了类电磁诱导透明现象.该现象对光量子开关的理论研究和实验设计具有重要的意义.     

各向异质晶体平面光波导的截止特性和单模条…

从光波导的基本理论出发，研究了各向异性晶体光波导的导模理论，给出了阶跃形折射率分布波导的ＴＥ和ＴＭ模式的场分布表达式和模式色散方程，讨论了其截止特性和单模条件。在此基础上分析了渐变折射率分布平面波导的导模理论，得到了普遍的模式色散方程。采用离子交换法制备了Ｒｂ：ＫＴＰ波导，分析了其截止特性及扩散特性，给出了制备ＫＴＰ单模波导的条件。     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的     

填充磁化等离子体波导的导波场分析

文章对填充磁化等离子体波导中的导波场进行了详细的分析,给出了有限磁场下波在填充磁化等离子体波导中的传播理论,推导出作为普遍严格的在磁化等离子体波导中电磁波的波动方程及场分量的表达式,并且对所得到的结果进行了验证,这对进一步研究磁化等离子体波导中的电磁波传播特性和微波等离子体激发的准分子激光器奠定了理论基础。     

波导缝隙全向天线的设计与分析

设计了一种波导宽边细缝缝隙天线,并利用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS(high frequency structure simulator)进行仿真.电磁仿真软件HFSS能给出波导宽边细缝缝隙天线的回波损耗和辐射方向图.基于同轴线理论、波导宽边缝隙天线理论和梯形渐变器理论设计波导宽边细缝缝隙天线,采用HFSS仿真设计该天线,并制造波导宽边细缝缝隙天线.测试所设计的天线,分析了影响波导宽边细缝缝隙天线E面和H面方向图的主要原因,为今后设计和制造波导缝隙天线提供一种分析方法,对实际工程应用有着重要的意义.     

超磁致伸缩材料内部磁场与涡流损耗理论分析

在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell's方程建立了用Bessel函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式.通过对材料内部磁场分布的定性分析,得出内部磁场具有典型滞回特性.利用磁能理论对材料内部涡流损耗进行了初步理论分析,得出由Kelvin函数表示的材料内部涡流损耗表达式.并对激励频率、电导率、材料半径等因素对涡流损耗的影响进行了初步讨论,为超磁致伸缩材料参数的选取奠定了基础.     

具有气敏涂层的GMF静态磁机耦合模型及实验研究

为实现超磁致伸缩薄膜(GMF)在微气体传感器领域的应用,需要研究其在气敏涂层条件下的磁致伸缩特性.以几何非线性弹性理论为基础,将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了具有气敏涂层的悬臂梁式结构双层GMF低磁场下静态磁机耦合模型,解析了GMF悬臂梁末端的磁场与位移的数学关联.通过对双层薄膜TbDyFe/PI/SmFe和TbDyFe/Cu/SmFe进行试验,验证了磁场与位移数学关联的正确性.结果表明,曲线模型有较好的预测性,具有气敏涂层的GMF表现出更好的磁致伸缩效应.     

基于超磁致伸缩材料的驱动器设计及磁场仿真

基于超磁致伸缩材料的工作原理,设计了具有微位移可控特性的驱动器。为了探究驱动器内部磁场设计的合理性以及超磁致伸缩驱动器的磁感应强度与激励电流之间的关系,应用ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行仿真。研究结果表明,超磁致伸缩驱动器磁场设计合理;随着电流的增大,超磁致伸缩材料中的磁感应强度也随之增加并且磁感应强度逐渐趋于饱和。     

基于磁致伸缩效应的管道检测纵向导波模型

基于铁磁性材料在磁场作用下具有的磁、力学特性，推导了磁致伸缩无损检测技术在管道中检测导波模型．在静态偏置磁场和通过传感器激励线圈交变电流形成的交变磁场作用下，管道中产生弹性导波，由弹性导波运动方程，推导其位移表达式，由位移求出应变．根据逆磁致伸缩效应，应变导致磁感应强度的变化，其变化引起穿过接收线圈磁通量的改变从而推导出感应电压表达式．由此建立了作用在激励传感器线圈上的电流与接收传感器输出电压之间的定量关系，为磁致伸缩效应用于无损检测提供了检测理论和技术手段．     

变压器铁心电磁振动仿真及影响因素研究

为了研究变压器铁心的电磁振动的多场耦合问题,使用应变能原理修正铁心磁-结构耦合关系对变压器铁心的本体振动进行仿真研究.将硅钢片磁化特性曲线导入到仿真模型中,计算得到线圈中的电流密度以及铁心闭合回路中的磁感应强度分布,实现电场与磁场的耦合.利用应变能原理对磁致伸缩力进行等效,并以等效磁致伸缩力为耦合变量对铁心进行结构瞬态...     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

基于磁致伸缩逆效应原理,以超磁致伸缩棒为敏感元件研究了一种具有高灵敏度的新型超磁致伸缩力传感器,通过集成在结构内部的霍尔传感器测量磁通密度来实现静态力的测量.同时,为了提高传感器的测量灵敏度,提出了一种安装在霍尔传感器周围的不锈钢钢环的特殊结构.给出了超磁致伸缩力传感器的测量原理和设计过程,并通过实验研究确定了偏置磁场、预紧力和超磁致伸缩棒的尺寸等因素对传感器输出特性的影响规律,分别得到了传感器工作的最佳偏置磁场和预紧力,为超磁致伸缩力传感器的深入研究和精确控制提供了一种技术途径.     

兰姆波的电磁超声磁致伸缩式激励及其特性

研究了采用电磁超声探头在铁磁材料中激励兰姆波的换能结构和机理模型,磁致伸缩机制是在弱磁化状态下影响换能效率的主导机制,而Lorentz力和磁性力机制在此情况下的作用相对要小得多.对模型进行数值分析后得到,声波产生的幅度受磁致伸缩应变系数和磁导率的共同影响,并且随提离距离的增大而减小.实验结果也进一步验证了理论预测的准确性     

考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究

为了提高风能利用率,解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题,提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先,基于电磁-固体力学模块,建立定子结构磁固耦合数值模型,对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次,采用有限元平台对发电机进行了直观建模,基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后,通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真,得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明:磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小,对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。     

回收废旧锂离子电池制备镧掺杂钴铁氧体

以废旧锂离子电池为原料,柠檬酸为凝胶剂,通过溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备出镧掺杂钴铁氧体,用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和磁致伸缩性能自动测量仪分析所制备样品的晶型、形貌、磁性和磁致伸缩性.结果表明,镧掺杂的钴铁氧体具有尖晶石结构,性能较纯钴铁氧体有所改变,随着La元素掺杂量的增加,样品的饱和磁化强度,磁致伸缩系数,应变导数逐渐减小.当掺杂量x=0.025时,应变导数在较低的磁场下取得最大值-1.18×10-9 m/A,这有利于氧化铁系的磁致伸缩材料在非接触式传感器和执行器方面的应用.