强流电子束加速器中气体开关的电磁辐射等效模型

对触发开关和主开关产生电磁辐射的机理进行了详细的分析,将气体开关导电通道等效为电偶极子,理论分析了其辐射电磁波的空间分布,以同轴电缆为实验对象,研究了电磁辐射的干扰。实验测量了触发开关和主开关的电磁辐射信号,结果表明, 运用偶极辐射等效可以很好地描述二者的辐射特性。在强流电子束加速器产生电磁辐射的时刻,同轴电缆中感应出了一定强度的电流,幅值达3 V,已经足以对其他信号的准确测量产生影响。     

舰船磁场磁单极子阵列法建模技术

针对现有舰船磁场等效源反演建模方法存在的精度较低和适应性不强的问题,提出了一种舰船磁场磁单极子阵列反演建模新方法,按照舰船铁磁结构布置磁单极子阵列,采用正则化技术进行舰船磁场的反演建模.建立了三种典型的磁单极子阵列形式:舰船水线平面上的长方形阵列、包围船体的长方体阵列、按照舰船铁磁结构分布的三维船体阵列.理论分析表明,三维船体磁单极子阵列减少了等效磁源设置的盲目性,所得到的等效磁源与真实磁源一致性高,能够更大程度地复现舰船磁场完整信息.利用典型虚拟舰船的磁场进行了验证试验,结果表明所提出的三维船体磁单极子阵列比长方形或长方体阵列具有更高的精度和适应性,特别是能实现舰船远磁场与近磁场、舰船上方和下方磁场之间的相互精确转换.所提出的三维船体磁单极子阵列模型具有复杂度小,建模简单,布置灵活的独特优势,为舰船磁场高精度反演建模、磁场定位等的数据处理和解释提供了新的技术选择.     

基于石墨烯加载的不对称纳米天线对的表面等离激元单向耦合器

本文设计并数值研究了一种石墨烯加载的不对称金属纳米天线对结构.利用石墨烯费米能级的动态调控特性,实现了电控表面等离激元的单向传输.类似于传统的三明治型纳米天线结构,设计的不对称金属纳米天线对结构可以等效为两个共振的磁偶极子,由于磁偶极子辐射电磁波的干涉,将导致单向传输效应.通过计算腔中的电场分布,发现石墨烯的调谐能力与石墨烯区域的电场强度成正比关系.以上现象都可以通过等效电路模型进行理论解释.此外,该结构具有小尺寸、高效率、宽带宽和易于光电集成等优点,在未来的光子集成与光电子学领域将具有重要的应用.     

平行双线BCI等效替代强场连续波电磁辐射实验研究

由于互联系统信号传输的基础是双线,以低频线缆耦合通道中比较典型的平行双线为研究对象,针对互联系统单端为非线性受试设备的电磁辐射敏感度进行实验研究。讨论了典型互联系统辐射与注入的等效以及在高场强下的外推条件,对所选非线性器件是否满足实验要求进行了实验验证。分析了大电流注入法等效替代强场连续波电磁辐射的实验结果,并对辐照时天线极化方式不同以及有无大电流注入探头对辐射与注入等效研究的影响进行了分析。     

电磁超构表面与天线结构一体化的低RCS阵列

提出一种电磁超构表面与天线一体化设计以实现低散射阵列的新方法.该方法利用传输线将超构表面部分单元串联,并采用同轴馈电激励,以此得到新型天线阵列,该阵列的辐射性能和传统阵列几乎相同;当外来雷达波照射该阵列时,利用超构表面和其周围天线结构散射场的差异,将能量在空间重新分配,从而实现天线工作频带内的雷达散射截面(radar cross section,RCS)减缩.基于该方法,以2 × 1阵列为例,构建了天线模型,数值分析了其性能,验证了该阵列的良好辐射和低RCS特征,并详细阐述了天线的工作机理,进一步的分析还揭示了超构表面结构对天线辐射和散射性能的影响规律.遵循该规律,可以灵活设计满足需求的天线阵列.该方法不仅简单易行、集成度高,还可以拓展至更大规模的阵列天线设计.     

新型电光扫描器中光波导阵列特性研究

利用有限差分光束传输法(FD-BPM)详细研究了光波导阵列电光扫描器的核心部件—光波导阵列的传输特性和辐射特性,分析了光波导阵列结构参量对其传输特性和辐射特性的影响.研究结果表明,光波导芯层厚度、光波导阵列的周期、长度和层数对光波导阵列输出面上的光场振幅、相位分布及光波导阵列输出光束主瓣的半峰值全宽度(FWHM)影响很大.通过与其它理论研究的结果进行比较指出,FD-BPM可以很方便地、更全面地描述光波导阵列的传输和辐射特性.另外,在研究光波导阵列光束扫描的基础上,根据光波导阵列电光扫描器的扫描探测要求,提出了光波导阵列结构优化设计的原则.     

手机电磁辐射研究

根据电磁学理论和比吸收率SAR测量模型,简化手机电磁辐射测量方法,用手机近场辐射的磁感应强度值来衡量手机电磁辐射水平,通过对大量手机在不同使用状态下的磁感应强度值进行实验测量和数值分析,得到手机电磁辐射的一些规律,发现接通瞬间的手机辐射要比正常通话时的辐射强数倍,品牌手机的辐射相对要弱,移动时接打电话的手机辐射比静止时的强.根据测量结果,提出了减少手机电磁辐射对人体影响的对策和建议.     

多目标优化的舰船磁场建模方法

针对舰船磁场混合模型建模中存在的建模精度不高和稳定性差的问题,提出一种高精度稳定模型建立方法,结合混合模型中磁偶极子参数与舰船结构的相关性,以建模精度和模型稳定性为目标构造了多目标函数,通过对多目标函数优化获得合理的磁偶极子参数,间接地将建模求解问题转化为多目标函数优化问题.利用多目标粒子群优化算法进行求解,得到了建模问题求解结果的可选集,以建模精度为基准设计了从可选集中选取最佳结果的选择规则.三种类型的舰船船模实测数据建模结果表明:本文方法所建模型相对误差小于3%,换算误差小于6%,能够有效对舰船磁场进行建模;当存在测量数据误差时,本文方法建模求解结果稳定,验证了文本方法建模具有较好的稳定性.海上的某型舰船实测数据建模结果表明,本文方法建模具有较高的建模精度和换算精度,能够有效地在相关的工程中应用.     

考虑结合部特征的?150 mm口径反射镜模型修正

针对?150 mm口径反射镜受结合部的非线性因素影响导致结构分析模型精度较差的问题,提出了线性的动力学等效建模与参数修正方法。首先,在实际装配和约束环境下测试并获得了反射镜结构的试验模态参数。然后,根据界面结合部的动力学特征,对反射镜结构按照镜框固定连接模型、镜面螺钉夹持模型以及间隙等效模型进行了等效建模。最后,以试验模态参数为修正目标,采用优化方法对反射镜结构的动力学等效模型进行了参数修正,并采用模型分层和分步修正的思路,依据结合部特征将修正模型细分为两部分,提高模型参数的修正效率。结果表明,参数修正后的固有频率平均误差为1.5%,模态置信度均大于0.8,提升了反射镜结构的动力学模型精度,验证了线性化等效建模方法的正确性。     

单一空化气泡的电磁辐射和光辐射

本文报导关于单一气泡空化所产生电磁辐射和光辐射的实验研究.在观察和简略理论分析单一空化气泡的生长和闭合运动后,用实验方法研究了这两种辐射.首先肯定了电磁辐射的存在;并与其他一些有关光辐射的工作所作统计性的结论有别,明确肯定电磁辐射和光辐射同时发生在气泡闭合时刻.接着研究了几种液体、几种气体以及气泡闭合速度对两种辐射的影响.实验结果表明,虽然存在有Frenkel所预言的电磁辐射和光辐射,但其机制不是他提出的假说.初步看来,两种辐射的产生可能与闭合时气泡中所产生的微骇波有关.     

磁记忆检测的力磁耦合型磁偶极子理论及解析解

磁偶极子理论在缺陷漏磁场解释中被成功广泛使用.由于磁荷密度等参数不易定量,磁偶极子理论在应用中常常进行归一化处理,被认为不适用于对应力相关的磁记忆信号做量化分析.本文通过建立力磁耦合型磁偶极子理论模型,以适用于分析磁记忆检测中应力对磁信号的影响.基于铁磁学理论确定应力和磁场联合作用下的等效场强度,基于弱磁化状态的一阶近似,获得了各向同性铁磁材料微弱环境磁场下的应力磁化解析解.结合磁信号二维问题中矩形和V形磁荷分布假定,建立了光滑与破坏试件表面磁信号、矩形和V形表面缺陷所诱导磁信号的力磁耦合型磁偶极子理论分析模型,并获得其解析解.基于力磁耦合型磁偶极子理论的解析解,对拉伸实验中试件破坏前后的信号差异、矩形和V形表面缺陷诱导磁信号,以及磁信号的影响因素和规律等进行了详细分析.理论研究表明,基于本文理论模型的解析解可实现对磁记忆检测中的一些基本实验现象和规律的解释.     

基于联合波叠加法的浅海信道下圆柱壳声辐射研究

针对浅海信道下弹性结构声辐射预报尚无高效可靠的研究方法,提出了一种浅海信道下弹性结构声辐射快速预报的联合波叠加法.该方法结合了浅海信道传输函数、多物理场耦合数值计算法和波叠加法理论,运用该方法可对浅海信道下弹性结构辐射声场进行快速预报.经数值法和解析解法验证后,从信道下辐射源、环境影响和辐射声场测量的角度研究分析了浅海信道下弹性圆柱壳的声辐射特性,阐释了进行浅海信道下结构声辐射研究的必要性.研究结果表明,仅在低频浅海信道下弹性结构可近似等效为点源,信道上下边界对声场产生显著的耦合影响,高频段的空间声场指向性分布尤为明显,垂直线列阵进行信道下结构辐射声功率测量时,测量结果受到信道环境边界和潜深的影响较大.     

不同数值孔径下调控矢量光束聚焦场的反向构建

根据电磁辐射理论和矢量光场积分理论,研究了矢量光束聚焦场特性与聚焦透镜数值孔径之间的关系。在透镜焦场区设定电偶极子阵列和磁偶极子阵列,收集其辐射场并反向聚焦,通过调控与优化偶极子阵列参数,反演不同数值孔径透镜下的聚焦光场,获得了聚焦光针场、三维衍射受限光管场随透镜数值孔径的变化规律。研究结果表明,随着数值孔径的减小,光针场的纵向分量纯度、边缘斜率以及光针长度递减,半峰全宽递增,光管场依旧保持纯方位角偏振分布,且中空区域的半峰全宽递增。研究结果对在不同数值孔径下矢量光束聚焦的应用研究具有重要意义。     

磁偶极子阵列模型的适用性研究与优化分析

随着我国水下探测、通信技术的发展,传统的磁性测量模型已无法满足高精度、高效率建模的需要.本文从舰船磁场积分模型出发,综合分析模型离散化为磁偶极子阵列模型产生的复化中矩形,以及Gauss-Legendre积分余项分析过程引起的离散误差、算法误差,模型简化产生的拟合误差、模型误差等,对模型适用性条件进行分析;同时,以建模精度和计算复杂度为目标构造多目标优化函数,通过NSGA-Ⅱ算法对多目标函数进行求解,得到使精度、复杂度较为均衡的最优解集,提出了不同精度、复杂度需求下的选择规则.为了保证结果的有效性,在舰船磁场混合模型的基础上利用数值实验对模型进行验证,充分考虑模型拟合误差,通过对磁性均匀、磁性不均匀潜艇的仿真分析得到模型达到适用范围时距离与磁偶极子数目的相关关系;在保证模型适用的条件下,基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化过程所得结果运算效率、精度高,具有很好的工程应用价值.     

基于实际空间截止频率的稀疏孔径双圆周阵列的优化

提出了一种新的稀疏孔径光瞳结构-两个圆周阵内外嵌套而成的双圆周结构,并研究了该结构的调制传递函数.该结构以实际空间截止频率作为约束条件,保证调制传递函数在最小截止频率以内无零频,以阵列的u-v覆盖点间距最大化及最小冗余度来设计目标函数,并采用这种优化方法对3-3、5-3以及6-3双圆周阵列进行了优化排列.将优化结果与相同子孔径数目的均匀圆周阵以及Golay结构进行仿真实验和比较.结果表明,优化后的双圆周阵列,具有最大的实际空间截止频率和实际等效口径.     

随机结构多孔介质等效热导率数值计算

本文对二维颗粒弥散多孔介质的辐射导热耦合等效热导率进行了数值计算研究。首先采用随机生成结构方法(Random generate-growth method,RGGM)生成实际多孔材料的复杂结构。在此基础上,采用离散坐标法及有限容积法求解了复杂结构内部辐射导热耦合换热,进而计算得到材料的等效热导率。根据建立的材料随机结构模型及等效热导率数值计算模型,分别研究了衰减系数、弥散相体积分数、温度等因素对材料等效热导率的影响,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,吻合较好,反映出模型用于预测实际多孔材料等效热导率的有效性。     

基于麦克斯韦方程的矿山岩爆现象研究

基于麦克斯韦方程，本文对岩爆过程中产生的电磁辐射在煤层、岩石中的传播规律进行了理论计算．分析与研究结果显示：一方面，岩爆过程中产生的电磁辐射信号符合麦克斯韦方程；另一方面，数值模拟破裂过程电磁辐射在煤层、岩石中的传播时可将电磁辐射产生源理想化为水平电偶极子和水平磁偶极子的叠加；并得出了电磁辐射源产生的场在煤层、岩石中空间分布的解析计算式．麦克斯韦方程的应用对于岩爆等动力灾害预测的电磁辐射监测仪的研制和定向定位监测具有重要的理论和实际意义．     

基于单元辐射叠加法的结构声源声场重建方法

为了提高分布式结构声源的声场重建精度,本文提出了基于单元辐射叠加法的结构声源声场重建方法.该方法首先利用声场叠加原理和结构振声传递特性,建立了结构声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系解析表达式,得到便于快速计算的振声传递矩阵,能够解决连续分布、相干结构噪声源的声传播模型精细化表征问题.然后利用振声传递矩阵作为传递算子进行声场重建,并与迭代加权算法相结合.通过将基于单元辐射叠加法的声场预报结果与解析法预报结果进行比较,验证了单元辐射叠加法具有较高的准确性.并将基于单元辐射叠加法的声场重建方法与传统等效源法近场声全息和迭代加权等效源法相比较,通过仿真分析与矩形板声场重建实验证明了基于单元辐射叠加法的声场重建方法能够改善结构声源的声场重建精度并增大近场声全息的有效测试距离范围.     

Ag/AAO纳米有序阵列复合结构等效光学参量的确定

引入厚度偏差Δd, 修正了薄膜透射率表达式.基于Ag/AAO纳米有序阵列复合结构实验透射光谱(500—2700nm)的两条极值包络线, 定义了一个优化函数, 结合最优化数值算法尝试确定具有较强吸收的Ag/AAO纳米有序阵列复合结构的等效光学参量. 由此计算了该结构的等效折射率n、等效消光系数k、平均等效厚度d以及厚度偏差Δd. 该方法对Ag/AAO纳米复合结构平均等效厚度的相对计算误差仅为0.3%, 与实测厚度基本一致, 且Ag/AAO纳米复合结构的模拟透射谱与实验透射光谱在500—2700nm波段范围内相符. 这表明该计算方法可有效确定Ag/AAO纳米复合结构的等效光学参量, 并与实验结果是自洽的. 关键词： 薄膜光学 光学参量 纳米复合结构 最优化算法     

声场匹配波叠加法的水下结构声辐射预报

提出了一种适用于典型结构声辐射预报的声场匹配波叠加方法。该方法利用少量的参考点声压,通过声场匹配搜索等效源分布,得到最小二乘意义下的最优等效源位置。并研究了表面振动测点位置、数目及振动分布的离散性对声场预报精度的影响。最后在半空间消声水池中,对两端带帽圆柱壳的声辐射预报进行了试验验证。结果表明:等效源最佳位置一经确定,即可利用结构的表面振速,对不同激励下的该结构进行声辐射预报。该方法在较宽频段内对不同的振动分布有较好的适应性。