高频超声换能器的阻抗匹配研究

本文介绍了用于声学显微镜中超声换能器的阻抗匹配方法．由三个电感构成的T型结构被选作匹配网络，通过理论计算和实验调试得到了良好的匹配效果．文章的最后给出了实际的匹配结果．     

基于最小电压法的超声换能器谐振频率自动跟踪*

首先分析了最大电流法跟踪超声换能器谐振频率的原理及应用范围。研究了基于由串联电感和并联电容匹配电路下,不同频率时换能器两端电压电流的变化规律。研究表明在串联电感和并联电容匹配电路下发生谐振时,换能器两端的电压最小而电流并非最大。由此形成了采用最小电压法跟踪谐振频率的自动跟踪策略,并给出了该方法的具体实施步骤。论文研究结果为换能器谐振频率的自动跟踪方法提供了新的选择。     

非线性工作状态压电换能器匹配技术

针对压电换能器在大功率下存在复杂非线性而导致匹配参数难以优化的问题,以大功率超声金属焊接为例,通过采集测试焊接过程换能器两端电压的幅值与频率,建立换能器反谐振电阻与驱动电压有效值、频率之间的数学模型;提出基于反谐振电阻模型的最优功率匹配方法,推导了匹配电感电容的计算公式。最后实验验证了数学模型的准确性,且当换能器输入功率在最优功率附近时,匹配网络电能传输效率最高。     

压电换能器等效模型分析与阻抗匹配设计

声光可调滤光器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)的衍射效率不仅与功率信号源的质量、声光晶体氧化碲(TeO_2)的切型有关,而且压电超声换能器的结构以及其阻抗匹配网络也对AOTF的衍射效率有很大影响。本文对X切型铌酸锂(LiNbO_3,LN)四层镀膜压电超声换能器的等效模型进行了分析,确定了声光介质存在时换能器的阻抗特性,利用射频微波仿真软件,设计了电感-电容复合匹配网络。将换能器压合在TeO_2上,用复色光作为光源进行了声光衍射实验,经仿真与实验验证表明,该匹配电路可以有效的改善压电换能器的阻抗特性,提高换能器带宽,提高能量传输效率,AOTF衍射效率最高可达92.67%。     

板状行波马达简化电学模型的建立

提出一种利用具有等同振动特性的１／２波长马达定子来建立圆板型行波超声马达电学模型的方法，该方法结合马达定子复合板振动模式的特点，直接利用哈密顿原理对行波型马达定子的等效电路进行精确求解。模型反映了行波马达形成机理，同时计入了马达高阶非轴对称振动模式、齿的结构尺寸、压电陶瓷各向异性等要素。利用该方法可求解行波型马达在各阶常用振动模式下的静态电容、动态电容、动态电感、动态电阻、等效输入阻抗等电学参数，与实验测试达到了很好的一致性。     

"电感和电容对交变电流的影响"演示实验的改进

"电感和电容对交变电流的影响"演示实验的操作难度大且现象不明显,为此介绍了2种演示该实验的方法,一是通过将电灯分别与电感(电容)和电阻串联对比进行实验来演示电感和电容对交变电流的影响;二是通过信号发生器和示波器来研究交流电对电感(电容)的影响.2种方法演示效果均较好.     

用锁相环电路跟踪压电换能器并联谐振频率区

本在介绍用PLL（Phase-Locked Loop锁相环）电路进行频率跟踪的原理和实质的基础上,给出一种够跟踪压电换能器并联频率fP区间的具体电路,并通过实验研究了匹配电感和负载等对电路跟踪性能的影响,结果表明,这个电路具有很好的频跟踪和功率自动调节性能。     

电感和电容对交变电流影响实验的改进

自制演示实验板,将电感实验和电容实验器件制作在同一电路板上,通过切换开关做不同类型的实验.增加对照灯,利用智能手机记录光照度,对比实验灯所在支路接入电感或电容时实验灯和对照灯的亮度,学生可以直接观察电路中电流的变化.     

铁电体爆电换能器的匹配研究

 本文根据冲击加载PZT铁电陶瓷材料的电响应理论，讨论了垂直模式的矩形和柱形铁电陶瓷样品含电感负载时的最佳匹配关系、最佳状态的某些特性及最佳装置的设计方法。计算举例表明，理论同已做过的矩形爆电换能实验符合很好。     

一种局部相含率测量方法

在局部电导探针和单丝电容探针的基础上,提出一种新型局部电容探针,用于测量两相流的局部相含率。静态研究表明,局部电容探针能够测量空气水两相流的局部相含率,测量结果不受导电相电导率变化的影响。从工业蒸馏水变化到饱和食盐水(NaCl的质量分数0～5%),局部电容探针输出结果没有明显变化。电极距离在0～30 mm的范围内变化,测量结果变化小于1%。动态实验表明,局部电容探针测量的两相流的局部相含率,能够很好反映流动过程(以弹状流为例),和实验观察结果完全一致。只需要设置简单的阈值大小,就可以得到相含率的大小。     

Electronic frequency tuning of the acousto-optic mode-locking device of a laser

The effect of the electronic tuning of the acoustic resonances in an acousto-optic mode-locking device of a laser is investigated theoretically and experimentally. The problem of the excitation of a Fabry–Perot acoustic resonator by a plate-like piezoelectric transducer (PET) is solved in the approximation of plane acoustic waves taking into consideration the actual parameters of an RF generator and the elements for matching the PET to the generator. Resonances are tuned by changing the matching inductance that was connected in parallel to the transducer of the acousto-optic cell. The cell used in the experiment was manufactured from fused silica and included a lithium niobate PET. Changes in the matching inductance in the range of 0.025 to 0.2 μH provided the acoustic-resonance frequency tuning by 0.19 MHz, which exceeds the acoustic- resonance half-width.     

外接LC电路的可调压电换能器的频率特性

压电换能器往往因受到温度与负载的影响,导致其谐振频率、反谐振频率和机械品质因数等特征参数发生变化。通过在压电换能器中设计用于调节的压电陶瓷片,并在调节压电陶瓷片两端外接电负载,可以实现压电换能器的频率调节,修正由于温度和负载导致的频率漂移。基于压电换能器的Mason等效电路,建立外接LC调节电路的压电换能器的谐振频率、反谐振频率模型,分析LC调节电路中调节电感对频率调节特性的影响;通过实验研究外接LC调节电路对可调压电换能器机械品质因数的影响,并验证调节电感对频率调节特性的影响。理论分析和实验研究的结果表明:随着调节电感的增大,调节电容对频率的调节灵敏度提高,可调压电换能器的频率调节宽度拓宽,但也会使压电换能器的机械品质因数降低。合理选择调节电感和调节电容能兼顾频率调节宽度和机械品质因数的要求。此研究可为后续自适应压电换能器的频率调节系统设计提供指导。      

声载波无线电能传输的自适应负载匹配

该文提出了一种可以实现动态阻抗匹配的交直流转换电路及自适应阻抗调节算法,通过可调电容矩阵和可调电感的共振作用实现阻抗匹配,并利用改进的梯度下降算法实现了元器件参数的动态调整,提高了声载波无线电能传输系统在实际应用中的驱动效果和适应能力.研究对提出的电路结构和算法进行了模型仿真,并分析了不同负载接入时系统阻抗的变化及其动...     

基于图像识别技术的随机线缆束建模及分布参数统计分析

提出了一种对实际弯曲随机捆扎线束的建模方法,该方法首先基于图像识别技术,使用实际线束在侧视和俯视方向的两幅照片来实现弯曲线束轴心三维坐标的重建,然后再基于随机转移路径方法实现弯曲线束的捆扎随机性。基于该建模方法,通过蒙特卡洛模拟来分析弯曲随机线束分布参数的统计特征,发现自电感、互电感和互电容均值沿线变化趋势与线束高度变化趋势一致,自电容均值则趋势相反;自电容、自电感和互电感的变异系数与线束高度存在负相关特征;捆扎随机性不会改变自电感和自电容均值,但是会降低互电容与互电感均值。     

基于粒子模拟的磁绝缘传输线等效电容和等效电感的计算

提出了一种基于粒子模拟的磁绝缘传输线等效电容和等效电感计算方法,在层流模型得到的同轴磁绝缘传输线等效电感和等效电容理论公式中引入修正因子,对粒子模拟所得结果进行数值拟合,获得了等效电容和等效电感修正因子依赖于电压的拟合表达式,修正后的等效电容和等效电感理论公式与粒子模拟结果符合较好,所得结果可用于磁绝缘传输线的等效电路建模。     

Electronic tuning of acoustic resonances in acousto-optic mode lockers

The effect of electronic tuning of acoustic resonances in an acousto-optic mode locker is studied theoretically and experimentally. The tuning is implemented by means of changing a matching inductance connected to the transducer in parallel. Experimental investigations are carried out with a mode locker made of a fused quartz with a lithium niobate transducer. Varying magnitude of the inductor from 0.025 to 0.25 mH has made it possible to retune the acoustic resonance frequency by 0.19 MHz, i.e. wider than the acoustic resonance half-width.     

基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计

脉冲形成网络常用于大功率固态调制器、微波驱动源以及激光激励源中,以便获取宽平顶的高压长脉冲输出。针对常用的雷利网络,根据宽平顶低纹波的应用需求,开展了优化设计技术研究,提出了基于单纯形优化法的设计算法。主要针对两种情形进行了优化设计及计算:一是电容值相等,通过优化电感值以获取最优的输出波形;二是约定电容值(电容值不完全相等),通过优化计算不同电容排列下的输出结果,寻求最优的电容排列组合及相应的优化电感值。上述优化算法结果表明,在两种情形下均可以获得较优的准方波脉冲输出,可以为准方波脉冲形成网络的工程实现提供一种新的方法。理论计算和电路仿真结果表明,所提出的方法合理可行。