采用磁电换能器的振动能量采集器

采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一个振动能量采集器,该能量采集器采用悬臂梁作为振动敏感机构,并用四个NdFeB磁铁组成磁路放在悬臂梁末端.该磁路在空气隙中产生梯度较大的非均匀磁场,使得磁电换能器在较小的振动下感应到较大的磁场变化量,输出较高的功率.利用等效磁荷理论,分析了空气隙磁场分布以及振动时磁路受到的磁力,并用林斯泰特-庞加莱法研究了能量采集器的非线性振动特性,同时将能量采集器的振动方程和换能器的磁电特性结合,分析了能量采集器谐振时的机-磁-电转换特性.通过实验表明：理论与实验符合得较好,且在加 关键词： 振动能量采集 磁致伸缩/压电层合材料 机磁电转换 非线性振动     

一种采用双换能器和摆式结构的宽频振动能量采集器

针对悬臂梁振动能量采集器在大振幅振动下梁容易断裂的缺点,本文提出了一种基于摆式结构的具有宽频和倍频特性的振动能量采集器,该采集器由两个Terfenol-D/PMN-PT/Terfenol-D磁电换能器和嵌有六个磁铁的旋转摆构成.文中建立了摆式结构的摆动方程,分析了采集器的频率响应特性以及谐振时的机-磁-电转换特性,并对采集器输出电压波形进行了频谱分析.理论和实验研究表明:该采集器具有宽频和倍频特性,采集器样机在1 g(1 g=9.8 m/s~2)有效值加速度振动下,向下扫频时的半功率带宽达到4.8 Hz,且能在f=16.9 Hz的振动下获得3.569 mW的负载功率.利用双换能器以及采集器的倍频和宽频特性,能有效地提高低频时采集器的输出功率.     

磁悬浮振动传感系统及误差分析

利用磁悬浮技术设计一款惯性振动传感器,对传感系统进行受力分析,得出系统二阶运动方程;同时进行磁路分析得到系统刚度表达式,涡流分析得到系统的阻尼表达式,进而计算出传感系统的各部分参数,其刚度值为140 N/m,固有频率为11.2 Hz,阻尼为2.56 N·s/m;通过分析传感系统的温度误差与非线性误差,提出误差补偿方法:对温度误差进行热磁分流补偿,对非线性误差进行线圈补偿;标定得出传感器的灵敏度高达220 V·s·m-1;使用该传感器对爆炸冲击信号进行测量,实验结果表明该传感器能较好地描述爆炸振动信号;并且该传感器有灵敏度高、结构简单、防电磁干扰等优点。     

从磁悬浮导轨动力学实验简析大学生实验技能的培养

磁悬浮导轨动力学实验因涉及到先进的磁悬浮技术而受到大学生的青睐。文中以该实验为例,探讨大学生实验技能的培养。磁悬浮导轨动力学实验虽然原理简单,但实验内容丰富,有助于学生实验技能的训练。分析认为,可以从实验数据点的采集、实验思想的培养、实验结果的正误判断、错误实验结果的原因排查、误差的减小和数据的处理等方面来培养学生的实验技能。     

北京谱仪桶部簇射计数器能量响应特性研究

在北京正负电子对撞机的J/ψ和Ds能区,选择了辐射巴巴事例,并以此来研究北京谱仪的桶部簇射计数器能量响应特性.在消除了由于电子和辐射光子在桶部簇射计数器中沉积能量区域重叠的影响后,正确地得到了桶部簇射计数器在电子和光子动量小于2GeV以下的能量响应,表明在所研究能区,桶部簇射计数器的能量响应线性很好.对桶部簇射计数器微小的非线性进行修正后,重建的π0不变质量谱得到改善.     

共晶键合与减薄技术的压电能量采集器（英）

采用微硅 锆钛酸铅（Si-PZT）悬臂梁结构并在悬臂梁末端附加镍质量块,构成可以工作于低频环境（小于1 000 Hz）的微压电能量采集器,一种利用压电效应将环境振动能转换为电能的器件。利用金薄膜作为中间层的共晶键合技术和PZT研磨减薄技术制备了微压电悬臂梁结构,PZT减薄实验最好结果为减薄至8 m。镍质量块（2 mm2 mm0.6 mm）采用微电铸工艺制备。通过对硅片与块材PZT的共晶键合工艺与PZT减薄技术的研究,制备出总厚度约为71 m的Si-PZT悬臂梁结构,其中硅梁厚约为47 m,PZT梁厚约为24 m。制备的微压电振动能量采集器样品的测试结果表明:在谐振频率为950 Hz,1.0g加速度激励条件下,其交流输出峰值电压可达958 mV。     

共晶键合与减薄技术的压电能量采集器（英）

采用微硅 锆钛酸铅（Si-PZT）悬臂梁结构并在悬臂梁末端附加镍质量块,构成可以工作于低频环境（小于1 000 Hz）的微压电能量采集器,一种利用压电效应将环境振动能转换为电能的器件。利用金薄膜作为中间层的共晶键合技术和PZT研磨减薄技术制备了微压电悬臂梁结构,PZT减薄实验最好结果为减薄至8 m。镍质量块（2 mm2 mm0.6 mm）采用微电铸工艺制备。通过对硅片与块材PZT的共晶键合工艺与PZT减薄技术的研究,制备出总厚度约为71 m的Si-PZT悬臂梁结构,其中硅梁厚约为47 m,PZT梁厚约为24 m。制备的微压电振动能量采集器样品的测试结果表明：在谐振频率为950 Hz,1.0g加速度激励条件下,其交流输出峰值电压可达958 mV。     

中子rem计的能量响应研究近况

简要介绍和评述了近年来改进中子ｒｅｍ计能量响应的研究概况和取得的结果.The latest study on the neutron rem meter energy response is summarized.      

抗磁性物质磁悬浮可行性分析及实现

从理论和实验上说明石墨、铜等抗磁性的"非磁"物质在磁场中也受到磁场的作用力.实验中尝试了各种不同类型的永磁体序列,并利用4块一组的永磁铁序列产生梯度场,使磁铁表面上方产生可供抗磁性物质悬浮的稳定区域,成功实现了石墨的悬浮.此外,还利用顺磁性溶液及电磁铁实现了氧化铝和硅的悬浮.     

抗磁材料磁悬浮的理论模拟

抗磁材料磁悬浮磁结构简单,有广泛的应用前景.本文研究了抗磁性材料在2×2永磁铁阵列表面附近的磁悬浮.用MATLAB模拟了H的z方向分量Hz及其导数.Hz和-Hz.Hz在距离永磁铁表面不同高度的二维分布.因为Fz=-χVHz.Hz,所以-Hz.Hz的分布能反映出抗磁材料在磁场中的受力情况.三维模拟和实验表明,抗磁材料在稳恒磁场中能稳定悬浮.我们还得到了抗磁材料悬浮高度和抗磁材料尺寸的关系.     

青蛙悬浮——一个令人惊奇和充满遐思却只需经典物理知识的实验

利用力学平衡和电磁学方面的知识,系统讨论了电荷、电偶极子、电介质、磁偶极子和顺磁介质不能实现悬浮,而抗磁质介质能够实现稳定悬浮的原因.介绍了盖姆青蛙悬浮实验技术上的细节以及背后简单的物理知识.对青蛙磁悬浮的探讨,不但能引发学生对其应用前景一系列的遐想,也能加深对静电学与磁学知识的理解.     

磁悬浮式电磁-摩擦复合生物机械能量采集器

能量采集技术已经成为智能终端领域的一项关键技术,关于人体机械能采集方式也有大量的研究.针对人体机械能采集的应用需求,本文提出一种基于磁悬浮结构的电磁-摩擦复合式能量采集器.该能量采集器以磁悬浮结构作为核心部件,具有结构简单、感应灵敏、输出功率高的优点.在10 MΩ的外接负载时,两组摩擦发电单元输出功率分别为0.12 mW和0.13 mW;在1kΩ外接负载时,两组电磁发电单元的输出功率分别为36 mW和38 mW.复合能量采集器通过电容储能后,电容器可以输出8 V电压,且输出信号为持续的直流信号,可以为计步器提供持续的能量供给,支撑计步器正常工作.设计的复合能量采集器对于可穿戴电子设备自供电工作模式的实现具有重要意义.     

基于反磁回路的非拦截式束流探头分析和改进

基于反磁回路线圈提出了一种新型在线束流半径诊断结构,该结构可以实现束流的磁场信息和电场信息同时测量并分离,通过分析可以得到束流包络均方根半径和束流的流强信息。着重介绍探头的结构、拓扑电路和模拟实验平台组成,分析探头电场信息的一致性问题,提出改进措施,对改进前后的测量结果进行比较,说明了改进结构的有效性,将电场信号的一致性由原来的94.08%提高到99.60%,模拟束流杆半径测量误差在1 mm以内。     

表面吸附K原子的多层FeSe/SrTiO3(001)薄膜的抗磁响应的原位测量

SrTiO₃（001）单晶表面上生长的单层FeSe薄膜显示出了超乎寻常的高温超导电性,其超导增强机制的一个重要因素是电子由衬底转移到了单层FeSe薄膜当中.基于此认识,研究者们在吸附了钾（K）原子的多层FeSe薄膜表面上观察到了类似超导能隙的隧穿能谱和光电子能谱.但这种自上而下的电子掺入方式在多层FeSe薄膜表面上可能引起的高温超导电性,还缺乏零电阻或迈斯纳效应等物性测量实验的直接证实.本研究利用自行研制的一台特殊的多功能扫描隧道显微镜,在生长于SrTiO₃（001）衬底上的多层FeSe薄膜表面上,不但观察到了超导能隙随K吸附量的变化,而且利用原位双线圈互感测量技术,成功地的观察到了该薄膜的抗磁响应,并由此确定了该薄膜样品呈现迈斯纳效应的超导转变温度为23.9 K.其穿透深度随温度的变化呈二次幂指数关系,表明该体系的超导序参量很可能具有S^±配对对称性.     

HL-2Aװ��ͬ��Բ��Ȧ�������ЧӦ

介绍了HL-2A装置上同心圆逆磁测量的原理以及同心圆系统的设计,包括线圈面积差的确定和积分电路的设计。对实验数据的分析表明,通过对杂散场的有效补偿,同心圆逆磁测量系统可获得较高的信噪比,能够在一些较复杂的放电条件下可靠地获取等离子体逆磁信号。     

基于能量转换原理的磁电层合材料低频磁电响应分析

提出了一种基于能量转换原理的磁致伸缩/压电层合材料低频磁电响应模型,并对不同层合结构的磁电响应特性进行了对比研究.该模型假定层合材料层间能量传递通过层间剪切力来实现,利用应力函数法分析了磁致伸缩层和压电层的应力与应变,求出了磁致伸缩层的应变能和存储磁场能以及压电层的应变能和电场能;利用Hamilton最小能量原理求出了层间剪切力的大小,获得了开路状态下层合材料的低频磁电响应模型.发现磁电电压系数与磁致伸缩材料的磁导率、泊松比、磁机耦合系数以及压电材料的泊松比、机电耦合系数等有关,并对这些参数的影响进行了分析.同时对两层和三层结构的层合材料磁电特性进行了对比研究,发现层合结构不同则获得的磁电系数公式不同,用相应的公式计算得到的误差才会最小.研究结果表明,本文的理论误差小于6.5%,与其他方法相比,本文的理论模型能更好地描述磁电层合材料的低频磁电响应特性.