非平行板电容器电容计算的修正

在计算非平行板电容器的电场和电容时,以往文献大多忽略分布在电容器外部的电荷.本文将电容器外部电荷纳入计算过程,用三种方法得到更加准确的非平行板电容器电容,较其他文献新增了修正项.     

基于质心理念的无线传感网络路由协议的研究与改进*

在无线传感器网络中存在诸如节点能量损耗以及数据传输时所存在的时延等问题,因此在深入研究PEGASIS以及相关改进算法的基础上,并结合力学中质心的概念而提出一种基于质心理念的链式算法CMC-PEGASIS(Center of mass concept-PEGASIS)。该算法将整个传感器区域分成等宽的五个子区域,通过计算每个子区域内节点至基站的距离并按照距离与基站的远近来成链。其次引入质心的概念找到每个区域节点的能量中心,同时结合节点自身的能耗以及每个节点与基站的距离关系,得到每个子区域中的最佳的簇头节点,最后每个区域的簇头节点直接与基站完成信息的传输。经过理论分析和仿真结果得知：CMC-PEGASIS算法降低了全局能耗、减少了信息延迟率同时延长了网络的生命周期。     

相对论能量正比于动质量的一般性证明

依据相对性原理,仅仅要求粒子的动量和能量在不同的惯性系中具有相同的函数形式,即可一般性地证明相对论能量必须正比于动质量.这一特性为相对论本身的自洽要求,而与线性时空变换的具体形式无关,也与光速不变的假设无关.依据这一特性,同时也一般性证明了质量守恒定律等价于能量守恒定律.     

水下通信中的异常声压监控网络系统设计

传统水下通信声压异常监控网络存在无法自主完成节点的投放和回收,存储监控盲区并且无法进行动态组网,不能对异常声压进行准确的监控等较大的缺陷;为此,设计并实现了一种新的水下异常声压监控系统,系统中的通信协议基于节点间的深度信息完成数据的转发,给出了系统中监控器、CC2430 处理器、终端节点以及协调器节点的硬件设计原理并给出了系统采集数据的软件流程;系统中实现了对链路层的AODV 路由协议进行改进,增强系统对异常声压的监控性能;测试结果说明,该系统获取的声压监测星座图明显优于传统系统,在不同的干扰类型下,发射信号使用PSK调制,载波中心频率是10 kHz,采样率是50 kHz,码率是2 000 bit/s;实验结果表明:该种系统具有较低异常声压信号监控误差率,可对异常声压信道的传输特性进行较好的校正和补偿,具有较强稳定性。     

地面吸收系统在地铁列车再生制动试验中的应用

地铁列车在工厂试验线进行再生电制动试验时所产生的能量若不能及时被其它用电设备或车辆所消耗,将导致线网网压过高造成再生制动试验失败;针对地铁列车再生制动能量特点,采用电阻耗能型地面集中吸收系统,通过在线实时跟踪、检测、逻辑运算判定和控制,达到自动判定识别列车再生制动工况,同时具有数据处理、数据传输及监控系统,实现再生制动能量与吸收功率大小同步的自动控制,现车试验持续吸收功率达1 600 kW,维持了线网电压稳定,确保再生制动试验顺利进行。     

静电式同位素辐射能量收集器的研究

针对目前无线传感网络节点对长寿命微能源的需求,提出了将同位素辐射能量转换为电能的静电式振动能量收集原理.该原理利用同位素63Niβ辐射能实现平行板悬浮-质量块结构的自由阻尼振动,并通过可变电容电路实现充-放电振荡循环,从而实现电能的转换.通过分析运动状态和能量转化过程,给出了结构的运动状态和能量输出方程,并使用Matlab/Simulink对输出特性进行了数值模拟和基于Ansys的结构优化设计.根据仿真和优化的结构尺寸设计出了满足最大平均输出功率的微电子机械器件结构.结果表明:所设计的结构在一阶固有频率为500 Hz,两极板间距离为75μm,外接电阻为90 k?时平均输出功率最大为0.416μW,转化效率8.25%.     

基于长脉冲光源的钠信标回光特性实验研究

采用与信标发射接收系统参数匹配的长脉冲光源,可在脉冲回光时间内产生较亮星等的钠信标,既有利于提高信标探测的信噪比,也有利于实现自适应光学系统的高频闭环校正.基于450 mm直径望远镜和大能量长脉冲光源,开展了钠信标探测实验,得到了长脉冲光源产生的钠信标回光特性.通过CCD和光电倍增管,采集得到了不同发射能量、出射偏振态下的回光强度,并获得了最大强度为15万光子/m2/pulse的回光,对应脉冲回光时间内约4.1等星的亮度.分析推算了实验条件下钠原子的柱密度.实验全过程未出现明显的饱和现象,验证了采用长脉冲钠信标光源避免饱和效应、得到高亮度钠信标的可行性.     

单势阱粒子溢流模型中热力学量的涨落效应

采用相空间积分方法严格导出了各态历经条件下单势阱粒子溢流模型中系统温度和阱内粒子数涨落的解析表达式,着重讨论了热力学量涨落与总粒子数和势阱体积之间的关系.研究表明,系统总粒子数越少以及势阱体积越小,热力学涨落越显著,并且热力学涨落与阱内粒子的溢出密切相关.粒子的溢出和系统负比热及热力学大幅涨落的发生存在一一对应的关系,这一对应关系的根源可以从表观能量逆均分来理解.     

沿面闪络流体模型电离参数粒子模拟确定方法

介绍了粒子模拟确定高功率微波介质沿面闪络击穿流体模型相关电离参数的方法.对粒子模拟方法 (包括带电粒子动力学方程、次级电子发射以及蒙特卡罗碰撞模型)和流体整体模型方法 (包括连续性方程和能量守恒方程)做了简介.基于自编的1D3V粒子模拟-蒙特卡罗碰撞程序给出了在高(低)气压、不同气体种类以及不同微波场强和微波频率下流体模型电离参数的粒子模拟结果,包括电离频率、击穿时间、平均电子能量、电子能量分布函数类型.研究结果表明:平均电子能量与电子能量分布函数类型关系不大;中低气压下,电子能量接近Maxwell分布,电子能量分布函数类型对电离参数几乎没有影响;中高气压下,电子能量分布函数类型对电离参数有重要影响,其依赖系数X趋于高阶形式.不同气体的电子能量分布函数类型不同,需要利用粒子模拟对电子能量分布函数类型进行标定.同时,电子能量分布函数依赖系数与微波场强和频率也有关系,其随微波场强增加而增大,随微波频率增加而减小.在给定考察范围(微波场强在7 MV/m以下,微波频率在40 GHz以内),中低气压下,平均电子能量随微波场强增加而迅速增大,电离频率随微波场强增加先增大后降低,平均电子能量随微波频率增加而降低,电离频率随微波频率增加先增加后降低;高气压下,平均电子能量随微波场强增加而缓慢增大,电离频率随微波场强增加而增大,微波频率对平均电子能量和电离频率影响不大.     

非线性磁式压电振动能量采集系统建模与分析

为便于评价、优化磁式压电振动能量采集系统的性能,系统研究了该类系统的建模与分析方法,建立了非线性的分布参数模型用于描述系统的非线性动力学行为,并采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解.随后利用仿真模型分析了磁铁间距、加速度幅值、负载阻抗对输出功率的影响,比较了不同激励频率和加速度幅值下的最优阻抗.结果表明:双稳态特性适用于低强度的振动环境,且愈接近临界区域,输出功率愈高,而单稳态渐硬特性适用于高强度振动环境,其最优间距并不靠近临界区域;阱间大幅运动和阱内小幅运动均存在高低能量态共存的现象,愈接近临界区域,现象愈明显;激振频率是影响最优负载阻抗的决定性因素.