基于有限元方法的光纤加速度计灵敏度仿真分析

散热是大功率LED封装的关键技术之一,散热基板的选用直接影响到LED器件的使用性能与可靠性。文章详细介绍了LED封装基板的发展现状,对比分析了树脂基板、金属基板、陶瓷基板、硅基板的结构特点与性能。最后预测了今后大功率LED基板的发展趋势及需要解决的问题。 更多还原     

硅加速度计技术及3255型加速度计的应用

本文以Ｍｏｄｅｌ ３２２５为例对硅加速度计的构成，特点，工作原理作了介绍，重点阐述了Ｍｏｄｅｌ３２２５的内部结构，信号调理电路的工作，性能及参数定义，详细介绍了它的自测功能，独特的封装及由此产生的安装的便利，最后给出了Ｍｏｄｅｌ３２２５应用中需注意的一些问题。     

基于灵敏度分析的主轴热特性有限元模型修正

提出了一种基于灵敏度分析的模型修正方法。以某机床厂高精度磨床主轴系统为研究对象,通过有限元法仿真主轴系统温度场,结合试验测得几个关键测量点的实测温度,推导出修正边界条件的灵敏度矩阵,并反求出待修正参数的优化值,修正该主轴系统的热特性有限元模型。试验结果表明,基于灵敏度分析的模型修正方法经过4次迭代就能收敛到最优值,且经修正后的模型参数能使仿真的温度场最大误差从1199%减小到288%。     

一种低交叉轴灵敏度微米光栅加速度计设计

微米光栅加速度计具有高精度、低功耗、小体积等优点,在惯性导航、油气勘探、地震检波等领域有广泛的应用前景。文章针对传统微米光栅加速度计受到交叉轴串扰导致精度下降的问题,提出了一种双层悬臂梁结构微米光栅加速度计敏感头。利用ANSYS有限元分析可知,所设计的双层悬梁结构敏感头能有效抑制交叉轴串扰,同时模态分离较传统结构提升13.5倍,有效提高了敏感头抗高阶机械模态扰动的能力。     

基于反对称模态驱动的MEMS加速度计灵敏度优化方法

为了便于驱动谐振梁的反对称模态,提高加速度检测灵敏度,该文提出了一种分布式的电极驱动方式,利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统,用作感知外部加速度的敏感质量,并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明,二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%,负向灵敏度提高了89%,且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响：随着电压提高,正向加速度检测灵敏度提高,负向加速度检测灵敏度降低。     

海底光纤复合缆机械损伤有限元仿真分析综述

海底光纤复合缆广泛应用于跨海洋信息能源互联互通工程中,在国家海洋发展战略中发挥着关键作用。海底环境复杂,不同类型机械损伤将直接影响海缆的安全运行,有限元仿真技术通过分工况模拟,为海缆的安全监测提供了一种低成本高效率的理论支撑手段。为总结现有技术,评估未来发展方向,文章梳理了海缆的拉伸、扭转和弯曲机械形变有限元仿真技术,并从锚害和自然洋流等因素层面,总结了海缆机械损伤有限元仿真研究结果,为光纤传感等监测技术提供了依据,最后对仿真技术进行了总结展望。     

基于强度解调的低成本光纤悬臂式加速度计

该文研究了一种基于强度解调的低成本光纤悬臂式加速度计。该加速度计由接收光纤、发射光纤、陶瓷插芯和陶瓷套管组成,接收光纤和发射光纤均为单模光纤(SMF)。对该加速度计的灵敏度进行理论分析并制作了一个光学加速度计,搭建了实验系统。实验结果表明,在工作频带30~1 000 Hz,该加速度计具有71.5 mV/g(g=9.8 m/s²)的灵敏度和良好的相频特性。     

压差式光纤矢量水听器声压相位灵敏度研究

该文介绍了压差式光纤矢量水听器及其基元的工作原理,并分析了光纤层等效处理对仿真结果的影响。基于有限元法对压差式光纤矢量水听器的基本性能进行了仿真分析,根据仿真模型所选定的参数研制压差式光纤矢量水听器样品,并对样品在频率为20～1 000 Hz时进行了测试。测试结果表明,声压相位灵敏度的仿真计算结果与实验测试结果基本一致,平均差值约为1.0 dB。研究结果表明,采用有限元法对压差式光纤矢量水听器的声压相位灵敏度进行仿真具有可行性。     

压电加速度传感器有限元仿真方法研究

压电加速度传感器具有频带宽,结构简单,耐高温性能好等特点,在复杂机械应力和高温应力环境下应用广泛,是航空发动机健康监测、爆炸冲击监测等应用下必不可缺的器件。对于压电加速度传感器的设计和研究,常使用有限元仿真法来分析其固有频率、响应及在此基础上的各种机械应力、温度应力下的状态。从压电加速度传感器的原理、结构和有限元仿真的基本流程出发,调研了压电加速度传感器有限元仿真中的主要问题。按照不同结构类型总结了建立几何模型时的结构简化方法,分析了螺栓预紧力的主要仿真方法;区分部分仿真和整体仿真,总结了固有频率的仿真方法;按照不同激励,讨论了不同应力的仿真实现方法。     

采用全矢量有限元法设计光子晶体光纤

阐述了基于光子晶体光纤(PCF)的光纤参量放大器(FOPA)的工作原理,对FOPA所需的PCF特性进行了讨论和设计.采用带混合节点/棱边元三角形单元的全矢量有限元法(FEM),计算了PCF中非线性系数、色散斜率和色散零点与空气孔半径、孔间距和空气填充比等结构参数间的关系.计算结果表明:在确保PCF光纤高非线性的前提下,通过灵活设计PCF的结构参数就可以实现色散控制,得到PCF的超宽波长范围内可调的零色散波长、近零超平坦色散和极低的色散斜率,从而为FDPA获得高增益、宽带宽等性能创造必要前提.     

三分量全保偏光纤加速度传感器的研究

报道了三分量全保偏光纤加速度传感器的实验研究结果。传感器由6个弹性柱体共同支撑1个质量块构成三分量结构,由3个迈克尔逊全保偏光纤干涉仪共用一个光源组成。光学部分采用全保偏光纤干涉仪结构,消除了干涉光束偏振态随机变化引起的信号衰落,采用光频调制相位载波解调信号处理技术,消除了相位随机漂移引起的信号衰落,从而实现了对加速度信号的稳定检测。传感器的工作频带为5~500 Hz,加速度灵敏度达到660 rad/g,系统最小可测相位差为10-5rad,最小可测加速度达1.5×10-7m/s2,工作频带内加速度灵敏度变化小于2 dB。三轴加速度灵敏度和频率响应曲线与理论分析的结果基本一致。     

双光纤-悬臂梁FBG加速度传感器研究

针对现有悬臂梁FBG加速度传感器光纤表面粘贴会造成FBG受力不均匀,并且无法在温度变化和振动等复杂的环境中工作的问题,提出一种双光纤-悬臂梁结构的FBG加速度传感器。理论分析了结构参数对传感器灵敏度和固有频率的影响,并采用ANSYS有限元分析软件进行了静应力和模态仿真分析,最后搭建了测试系统对传感器进行性能测试。结果表明,加速度传感器的固有频率为84.86Hz,在15~60Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,双光纤在增加传感器的灵敏度的同时有效消除了温度变化的影响,加速度灵敏度为156.70pm/g,线性度为99.38%,刚性梁有效增加了结构的稳定性,在工作频段内的横向串扰为-26.97dB。     

加速度地震检波器简谐振子有限元分析

介绍简谐振子的工作原理。利用ANSYS软件,采用有限元法创建了简谐振子质量块的实体模型,选择单晶硅作为简谐振子中质量块的材料;设置了模型的材料属性,采用智能分网的方式对模型划分网格,并对质量块模型施加沿x轴水平方向载荷,进行三维的静力分析和模态分析。静力分析得到实体模型的总位移是0.236×10-19μm;模态分析时只对前四阶模型进行了分析,根据其振型图及其总位移的应力云图,得到实体模型的二十阶振动模态的频率是78 001Hz,二十阶的总位移是0.122×10-6μm。     

微结构光纤的有限元分析计算法

利用有限元法对零色散点在780nm的均匀微结构光纤进行经过简化的矢量波动方程模拟计算，获得了所需要的模场分布、有效折射率、色散、有效模面积等参数，并与实验数据相参照验证了这种方法的准确性和精度。进而将这种计算方法用于非均匀微结构光纤的模拟计算，不仅获得了很好的结果，与其他方法相比还具有更快的计算速度，计算所得到的结果对将来设计和拉制微结构光纤很有帮助，并且这种方法在设计不规则的微结构光纤方面具有很好的优势。     

光纤光栅二维加速度传感器

提出了一种基于"钢管-质量块"弹性结构体的光纤光栅(FBG)加速度传感器,4个光纤光栅粘贴在质量块一侧的钢管表面应变的最大处,光栅分布在沿钢管圆周呈90°方位角的位置上,粘贴方向沿钢管的轴向。通过两两组合的光栅对的波长变化量的差值感测弹性结构体不同方向的振动加速度,实现二维测量及温度补偿。使用有限元软件进一步分析说明了传感器的测量原理及谐振频率。传感器性能参数测试结果表明,该传感器谐振频率为515Hz,与有限元分析结果基本吻合,灵敏度为0.88pm·m-1·s2,加速度测量范围为15～75m/s2;传感器二维振动测试结果良好,具备较好的抗干扰振动能力。     

压电陶瓷性能波动对加速度传感器性能影响

根据压缩式加速度传感器的结构建立其有限元模型;并利用ANSYS10.0软件对加速度度传感器进行仿真计算,分析了压电陶瓷材料的压电常数和弹性柔顺系数对灵敏度和幅频特性的影响;该计算结果为压电陶瓷材料的选择及陶瓷材料制备工艺的改进提供了参考依据.     

RA码与网络编码的联合设计

针对现有编码技术存在的编译码系统结构复杂、网络传输性能稳定性差等问题,文中提出了一种RA码与网络编码的联合设计方法。RA码融合了Turbo码编码和LDPC码译码各自的优点,采用RA码的BP译码算法,通过将RA码的译码器加入到PNC的信息计算流程中,将基于RA码的信道编码与PNC进行结合。最后,在MATLAB平台上进行仿真,基于AWGN信道获取SNR/BER性能曲线图。仿真结果显示,该方案有效简化了系统结构,降低了系统的信噪比和延迟性,提高了传输性能的稳定性。