MEMS仿生矢量水听器微结构的有限元分析（英文）

结合压电原理和仿生学理论,利用MEMS工艺制作的仿生矢量水听器,具有高灵敏度、宽频带、矢量性及高信噪比等特点。为了进一步提高水听器预测水下环境中声学特性的准确性并提高其固有频率,利用有限元方法对MEMS水听器仿生微结构进行优化分析。首先,对仿生微结构固有频率和灵敏度与其结构尺寸关系作了理论分析并画出不同微结构尺寸下的固有频率和最大应力曲线。其次,运用ANSYS软件对仿生微结构进行有限元仿真并画出固有频率和最大应力响应曲线。对比分析理论与仿真结果,得出当悬臂梁长、宽、厚及仿生纤毛的高度和半径分别为400,80,50,1000和80μm时,MEMS矢量水听器的性能得到最优化,同时对理论与仿真结果的差异进行了分析。     

玻璃载体表面脱氧核糖核酸的固定及其化学发光检测

用硅烷化偶联剂把ＤＮＡ直接共价固定在载玻片表面，将辣根过氧化物酶标记的探针与之进行核酸杂交，杂交后用增强的化学发光检测。方法的检出限为７５ｐｇ。研究了ＤＮＡ分子固定在玻璃载体表面的各种条件，并建立了在玻璃载体表面进行核酸杂交的体系，为研究光纤ＤＮＡ生物传感器打下了基础。     

MEMS矢量水听器用于潜标系统的可行性（英文）北大核心CSCD

提出将MEMS矢量水听器应用于潜标系统,并进行了大量实验验证其可行性。MEMS矢量水听器是一种新型水下声学传感器,它具有体积小、成本低、一致性高和高灵敏度等优点。将水听器应用于潜标系统,可以大幅降低阵列孔径,进而有效地监测海洋声场的矢量信息。矢量水听器矢量通道的指向性与频率无关,在低频和甚低频同样可以获得良好的空间增益,应用在低频和甚低频领域中,可以有效地解决声纳设备体积庞大的问题。经过对系统样机进行多次室内驻波桶调试和外场湖试与海试,结果表明,该系统能有效检测海底20~1000Hz范围内的声场矢量信号,水听器此时的灵敏度可达-176dB,且具有良好的“8”字型指向性。实验结果证明了MEMS矢量水听器应用在潜标系统中进行海洋声场矢量信息探测的可行性,为MEMS矢量水听器在水下目标探测领域的研究提供了良好的试验平台,并为其工程化应用奠定了基础。     

微槽式光学谐振腔超声传感效应验证*

摘 要：光学微腔的高灵敏度主要源于其结构在时间和空间上对光场的局域增强作用和频率选择作用。其结构在垂直于波导方向上形成了高反射的边界,形成了一种回声腔,使得光在波导内来回反射,从而增强了波导内部的光场强度。当外界存在微小的压力波动时,它将引起波导内部的介电常数和压力场的变化,从而改变了谐振腔内的模式场分布和传输特性,据此可以实现对微小的压力波动进行高灵敏度检测。本文设计了一种高品质因子（Q）的光波导微槽式环形谐振腔超声传感器,完成器件制备并搭建了测试系统,依据倏逝波效应实现了超声探测。测试结果表明,该传感器的品质因子为1.38×107,在800 kHz ~1 MHz范围内响应平坦,在900 kHz的信噪比可以达到27 dB,灵敏度达到 -168 dB。本文设计的传感器可以为水声探测等领域的研究提供关键技术支持。     

求三角函数的值域(或最值)的方法

三角函数y=sinx及y=cosx是有界函数,即当自变量x在R内取一定的值时,因变量y有最大值ymax=1和最小值ymin=-1,这是三角函数y=sinx及y=cosx的基本性质之一,利用三角函数的这一基本性质,我们可以使一些比较复杂的三角函数求最值的问题得以简化.虽然这部分内容在教材中出现不多,但是     

不同声强宽带噪声激励下结构参数对穿孔板消声器吸声特性影响的实验研究

高声压级激励下,由于非线性效应的存在,穿孔板消声器的吸声特性将发生改变,而改变量的大小与穿孔板的结构参数(穿孔率,孔径,板厚)密切相关。本文设计搭建了实验平台来研究结构参数的变化对穿孔板消声器的吸声特性的影响。根据实验结果发现:随着声压级的升高,由于穿孔板结构的非线性加剧,其声阻抗将发生变化,导致穿孔板消声器的吸收峰值降低,但吸收频带却拓宽了;在穿孔率一定的情况下,孔径越小的穿孔板消声器更适合低声压级环境工作;在孔径一定的情况下,穿孔率越低的穿孔板消声器也更适合低声压级环境工作。     

二冲程气油机燃烧混合油时着火时刻的火焰光谱分析

二冲程汽油机排气污染严重，尤其是燃烧混合油，浓混合气时有害物排放量时。着火时刻火焰光谱分析表明，ＣＨ（４３１．５ｎｍ）及Ｃ２（５１６．５ｎｍ）自由基光强峰值比较强，尤其是ＣＮ（３８７ｎｍ）自由基光强峰值比较突出。根据Ｆｅｎｉｍｏｒｅ机理可以解释排气中ＮＯｘ的生成机理。这一点也为日本Ｎａｇａｓｅ的试验所验证。     

乳腺超声断层成像系统的有限元仿真分析

本文利用有限元仿真软件COMSOL进行乳腺超声断层成像仿真,仿真模型置于水中,重建区域包含乳腺软组织和一个圆形铁块障碍物。256个换能器等角度环形分布于乳腺外部,采用一个换能器发射、其余所有换能器接收的方式进行,依次进行256次仿真来实现环形扫描。仿真得到随时间变化的二维声压分布云图,提取接收电压获得信号矩阵。利用等角扇束滤波反投影重建算法进行图像重建,仿真实验结果证明了换能器呈360?进行环形扫描的方式可行。     

车辆悬架控制臂液压衬套区间动刚度模型研究

已有文献的车辆悬架控制臂液压衬套动刚度模型仅能给出动刚度变化理想曲线,不能给出动刚度的上下变化曲线。为了解决这个问题,将流体惯性系数和流量阻尼系数定义为区间变量,运用区间不确定性理论建立了液压衬套的动刚度模型。将初始区间动刚度模型获得的仿真结果与已有的实验结果对比,吻合较好,验证了该模型的正确性。采用子区间组合法,在一定的区间精度下获得优化的区间动刚度模型,进而获得优化的动刚度上下限变化曲线。区间动刚度模型为动刚度的全面描述提供了一种方法,对文献的动刚度模型进行了改进。     

低频高灵敏度中性浮力式MEMS矢量水听器

由中北大学研制的微机电系统(MEMS)矢量水听器具有小型化、低频性能好、灵敏度高、指向性好、价格低等特点,但目前该水听器对该低频水声信号的低频探测能力不够,所以进一步提高其灵敏度对水听器的未来的发展至关重要。在声学研究的基础上,提出了中性浮力微结构并确定其参数,该结构加大了外力的有效作用面积,从而提高水听器的灵敏度,采用ANSYS有限元对水听器性能进行仿真,为了验证其可靠性,在驻波场测试水听器的性能。结果表明,该水听器的灵敏度-175dB,频响范围为20~500 Hz,满足对远距离船舶辐射噪声的探测要求,灵敏度响应曲线的起伏在±1.5dB以内,具有良好的"8"字型指向性,凹点深度为48.8dB。