钻杆中微波传输特性的分析

分析微波在石油钻杆中传输的特性,把钻杆看作理想圆波导,分析了频率为2.4GHz的微波在内半径为107mm的钢质钻杆中传输时的特性,计算并分析了钻杆中可能存在的波型,以及它们的截止波长和衰减系数,给出了增大微波传输距离的设想.分析了钻杆中的沙尘引起的衰减,理论分析和计算实例表明,减小沙尘的队数粒径均值及其标准偏差是减小衰减常数的有效方法,同时降低沙尘密度及其含水量也是减小衰减常数的重要途径.     

Ku波段波导混合缝隙阵列全向天线的设计与实现

研究并设计了一个工作在Ku波段的波导混合缝隙阵列全向天线.利用电磁仿真软件CST进行仿真设计,采用边馈形式,通过同时对波导的宽边和窄边开缝进行缝隙天线阵列设计,使设计的Ku波段的波导混合缝隙阵列全向天线具有良好的匹配、较高的增益和较好的不圆度,并对设计的天线进行实际加工制造、调试,最终仿真与实测结果能够较好地吻合.     

高温超导共面波导功率非线性研究及测试

采用临界电流密度与仿真相结合,预估了共面波导微波强非线性测试系统的功率要求.该方法理论值为30dBm,与实测临界功率26~27dBm相近,表明该方法可行.该法可能有助于超导机理的研究.同时发现,在高于临界功率时,表面电阻随传输特性发生陡变.该结果有助于开发超宽带、低损耗超导微波限幅器和开关.     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

BST铁电薄膜移相器应用于天线阵的研究

采用共面波导型钛酸锶钡(BST)铁电薄膜移相器作为工作于16 GHz的1×4微带贴片天线阵的移相单元,利用全波电磁仿真软件,对加载BST铁电薄膜移相器的天线阵进行建模、仿真和优化.研究结果表明: 加载BST铁电薄膜移相器的天线阵辐射方向可随铁电薄膜介电常数的变化而发生显著的改变,通过改变BST铁电薄膜的介电常数,实现了天线阵辐射方向性±10°转向及相控天线阵的移相特性.     

冀东浅海探区隔水导管入泥深度研究

隔水导管是海洋钻井关键部分,确定合理的下入深度对于安全钻完井作业具有非常重要的意义。冀东浅海探区导管的入泥深度通常是根据经验确定,一般为泥面以下50m,存在一定的盲目性。本文根据隔水导管轴向受力分析,建立了隔水导管极限承载力计算模型,并利用VB语言编写程序根据地层性质计算隔水导管的最小入泥深度。同时为了验证计算结果的可靠性,对隔水导管贯入地层过程进行了室内模拟实验。实验表明：极限承载力计算值和实验值偏差在10%以内,说明建立的计算模型可靠性高,可用于冀东浅海探区单井隔水导管的最小入泥深度设计。     

光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(ng-λ)变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现中心波长1.55917μm、平均群折射率～ng=721.92、带宽Δλ=0.35nm、平坦率σ=0.02%的低色散慢光。进一步研究表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置不仅可以在"U"型底部区域产生中心波长1.60412μm、带宽Δλ=6.67nm、平均群折射率ng=41.05的低色散慢光,而且可以在波长1.56177μm处获得最大群折射率ng=2173.12、群速度vg=c/2173.12的慢光.     

一种量子阱超辐射发光二极管的脊波导设计

超辐射发光二极管因具有短的相干度、较宽的光谱、高的输出功率及工作稳定性好的特性,广泛应用于各种工程领域。从量子阱结构出发,在详细分析了量子限制效应的基础上,设计了一种量子阱脊波导结构,并从功率分布角度定义了限制因子,对脊波导的脊高、脊宽、包层厚度等参数进行了结构优化,经过数值模拟及结果讨论,确定了脊宽为2μm、脊高为0.5μm、包层厚度为0.2μm的脊波导结构设计对光密度分布起到了良好的限制作用。     

基于波导理论与ATP-EMTP对雷击风机系统仿真及防护

风机雷电过电压防护是风机安全运行的重要保障。为了研究风机因遭受雷电过电压损坏的规律,通过分析雷电电磁波导理论与风机内部运行结构,建立塔筒(门)空腔试验缩比模型与风机线网结构雷电过电压分布仿真模型。基于实验室测试与ATP-EMTP软件仿真计算,采取相对偏差计算方法对部分结果进行验证,进而分析雷击风机系统的影响。研究结果表明:雷电电磁脉冲在塔筒(门)空腔导线中可产生峰值约为数百伏阻尼震荡损害波,风机塔筒门的接口部分需进行较好的密封屏蔽;风机雷电过电压系统仿真中,不同部位形成的雷电电压波峰值间具有较大的倍数差。可根据各部位RLC值的变化安装适配SPD;风机雷电过电压系统仿真中,参考点峰值电压值随着接地电阻值增大而增大,越靠近风机塔筒基础部分,电压峰值变化越明显。从1～10Ω改变接地电阻值,并不能有效改善塔筒以上部分过电压峰值。研究结果可为进一步系统研究雷击风机与雷击风机附近对风机造成的侵害特性提供依据。     

浅海环境中水下物体声目标强度的物理意义

根据简正波理论,推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS（Target Strength）的解析表达式,深入分析了TS的物理意义.分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角i和散射角s所对应的目标散射函数值有关,i和i是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree.