Bipolar-power-transistor-based limiter for high frequency ultrasound imaging systems

High performance limiters are described in this paper for applications in high frequency ultrasound imaging systems. Limiters protect the ultrasound receiver from the high voltage (HV) spikes produced by the transmitter. We present a new bipolar power transistor (BPT) configuration and compare its design and performance to a diode limiter used in traditional ultrasound research and one commercially available limiter. Limiter performance depends greatly on the insertion loss (IL), total harmonic distortion (THD) and response time (RT), each of which will be evaluated in all the limiters. The results indicated that, compared with commercial limiter, BPT-based limiter had less IL (−7.7 dB), THD (−74.6 dB) and lower RT (43 ns) at 100 MHz. To evaluate the capability of these limiters, they were connected to a 100 MHz single element transducer and a two-way pulse-echo test was performed. It was found that the −6 dB bandwidth and sensitivity of the transducer using BPT-based limiter were better than those of the commercial limiter by 22% and 140%, respectively. Compared to the commercial limiter, BPT-based limiter is shown to be capable of minimizing signal attenuation, RT and THD at high frequencies and is thus suited for high frequency ultrasound applications.     

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EAST NBI束线综合测试台已研制完成并具备一台兆瓦级离子源测试运行的全套电源设备,包括离子源灯丝电源、弧电源、加速器电源、抑制极电源、偏转磁体电源及缓冲器电源等。介绍了EAST兆瓦级离子源进行起弧放电调试运行的方式,叙述了各套离子源电源系统的设计结构、技术特点及运行控制方式,分析了离子源电源系统稳定可靠运行需要解决的各个难点,给出了EAST束线样机进行高功率及长脉冲束引出测试运行的实验结果。     

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ITER测试平台无功补偿及谐波抑制系统包含一套由RLC滤波支路和晶闸管控制电抗器(TCR)组成的无功补偿装置,当接入电网时,为防止系统甩负荷对电网的安全性产生影响,通过计算解析研究分析了系统甩负荷时在110kV母线上产生的过电压。结果表明,当因系统故障进行甩负荷时,母线电压上确实会产生一个较高的过电压,其数值已超出国家标准允许范围,可能会对电网产生一定影响,需采取防护措施,即加入了一条由反并联二极管和电阻组成的旁通支路来释放主回路电流以减少过电压。MATLAB的仿真结果也验证了上述结果的正确性。     

变压器典型工作环境对声功率测量结果的影响

变压器两侧常建有高大的防火墙,其从声学角度可视为刚性反射壁面,会改变变压器的辐射声场,进而影响变压器声功率测量结果。本文利用有限元、边界元等数值计算方法建立了变压器声辐射的仿真模型用以分析反射壁面对变压器声功率测量结果的影响,并通过实际测量验证了仿真计算所得结论。结果表明,反射壁面对变压器声功率测量结果的影响程度随反射壁面到变压器箱体距离增加而减弱,且当反射壁面距变压器箱体5 m以上时,其对变压器声功率基频及各谐波成份测量结果的影响均在2 dB以内。另外反射壁面对变压器噪声高频成份声功率测量结果的影响较大,而对100 Hz、200 Hz等低频成份测量结果影响较小,基本低于3 dB。     

基于功率谱收敛的低压电力载波信道中的噪声检测与建模

在低压电力线载波信道中,复杂的噪声特性是阻碍低电压电力线载波通信广泛应用的主要原因之一。因此,准确的噪声模型对于设计和优化电力线通信系统具有重要意义。为了得到更加准确噪声模型,给出一种等效背景噪声和功率谱收敛算法。通过对多组拟合参数的求解,并以归一化理论和噪声特性为基础,实现功率谱收敛算法对准确噪声模型的搭建。通过低压电力线信道噪声分析,验证了功率谱收敛算法在噪声模型中应用的可行性。     

实验室天体物理的验证特例:W43A磁喷流

利用神光II号八路激光与平面Al靶相互作用产生双等离子体喷流.利用阿尔芬-欧拉磁流体动力学标度变换理论产生的喷流与天体环境下形成的W43A喷流进行比较.发现在实验室中直接测量的喷流物理量经过变换后,与天文观测数据极其相似,同时提出重联电场对喷流的形成与准直存在直接的影响.     

基于改进功率谱熵的抑郁症脑电信号活跃性研究

采用非线性动力学方法研究脑精神疾病是近年来国内外学者研究的热点和趋势.针对脑精神疾病的研究和诊断中缺少客观有效的量化参数和量化指标的状况,提出了一种根据对时间序列功率谱划分而定义的谱熵,然后用其计算和分析脑电信号谱熵的方法.通过数据仿真试验证明该谱熵和信号活跃性之间存在正相关关系.基于这种相关性,应用该方法对抑郁症患者和正常对照组的脑电信号功率谱熵进行了数值计算,然后进行了分析对比和统计检验.实验结果表明:抑郁症患者脑电信号的功率谱熵在部分脑区显著弱于正常健康人.证明该谱熵能够表征大脑电生理活动状况,提供反映其活动性强弱的信息,可以作为度量大脑电生理活动性的一个参数.这对于能否将该功率谱熵作为诊断脑精神疾病的物理参数具有积极意义.     

基于焦斑空间频率全域优化的偏振匀滑设计

偏振匀滑是利用光束偏振特性降低焦斑对比度的一种技术,它最大可降低焦斑对比度为原来的1/√2. 焦斑的频谱分析显示,传统楔形晶体的偏振匀滑对焦斑对比度的改善只集中在某些特定的空间频率,本文因此提出了一种可全域降低焦斑空间频率的偏振匀滑方法,它采用单轴晶体对入射光的角度不同而产生的相移不同的方法,实现激光两种正交偏振态在靶点的分离. 理论分析和数值模拟表明,新方法可以实现焦斑空间频率中高频段的全频域降低,焦斑对比度也可同时达到1/√2的最大程度的改善. 分析了连续相位板作为新方法引入激光入射角分布不同的条件,确定了刻蚀连续相位板面形的晶体同时实现焦斑整形和偏振匀滑的边界条件. 关键词： 偏振匀滑 焦斑功率谱 响应函数 焦斑整形     

沿面闪络流体模型电离参数粒子模拟确定方法

介绍了粒子模拟确定高功率微波介质沿面闪络击穿流体模型相关电离参数的方法.对粒子模拟方法 (包括带电粒子动力学方程、次级电子发射以及蒙特卡罗碰撞模型)和流体整体模型方法 (包括连续性方程和能量守恒方程)做了简介.基于自编的1D3V粒子模拟-蒙特卡罗碰撞程序给出了在高(低)气压、不同气体种类以及不同微波场强和微波频率下流体模型电离参数的粒子模拟结果,包括电离频率、击穿时间、平均电子能量、电子能量分布函数类型.研究结果表明:平均电子能量与电子能量分布函数类型关系不大;中低气压下,电子能量接近Maxwell分布,电子能量分布函数类型对电离参数几乎没有影响;中高气压下,电子能量分布函数类型对电离参数有重要影响,其依赖系数X趋于高阶形式.不同气体的电子能量分布函数类型不同,需要利用粒子模拟对电子能量分布函数类型进行标定.同时,电子能量分布函数依赖系数与微波场强和频率也有关系,其随微波场强增加而增大,随微波频率增加而减小.在给定考察范围(微波场强在7 MV/m以下,微波频率在40 GHz以内),中低气压下,平均电子能量随微波场强增加而迅速增大,电离频率随微波场强增加先增大后降低,平均电子能量随微波频率增加而降低,电离频率随微波频率增加先增加后降低;高气压下,平均电子能量随微波场强增加而缓慢增大,电离频率随微波场强增加而增大,微波频率对平均电子能量和电离频率影响不大.     

表面离子阱的衬底效应模型研究及新型离子阱设计

通过分析表面离子阱衬底的功率损失和电势损失对离子阱阱深和离子加热速率的影响,提出考虑衬底效应的阱深和离子加热速率的解析分析模型.研究发现,硅基衬底的电势损失对表面离子阱阱深的降幅达17.19%,功率损失对离子加热速率的加速达13.37%.为了降低衬底效应的不利影响,设计了衬底真空隔离结构的表面离子阱,在离子阱射频电极和直流电极间的衬底表面刻蚀出多条隔离槽,从而减小衬底的等效电导和等效电容,达到降低衬底功率和电势损失的目的.模拟结果显示,相比于一般结构,真空隔离结构的硅基表面离子阱能够使阱深加深20.22%,使衬底功率损失降低54.55%.