一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

双端谐振型SAW气体传感器的优化设计

针对FPOL敏感膜ST切石英基底双端谐振型SAW传感器的频率响应特性和敏感机理进行了理论分析.采用P矩阵级联方法与微扰理论,系统地讨论了影响传感器频率响应特性与探测灵敏度的因素.研究结果表明:在优化设计传感器器件结构的基础上,还需合理选择敏感区宽度、敏感膜材料特性及厚度,以提高探测灵敏度、降低插入损耗.给出了优化后的器件结构和敏感膜参数,可对双端谐振型SAW传感器的设计号性能分析提供重要参考.     

超高频天线传感器的优化设计

描述了用于检测气体绝缘开关设备 (GIS)中产生的局部放电的超高频天线传感器的结构 ,分析了影响传感器灵敏度的结构参数 ,并研究了为使传感器达到最佳灵敏度进行的优化设计。同时 ,对传感器频率响应进行了实测。     

基于传递函数的汽车喇叭支架结构优化

针对某试验样车在喇叭工作状态下离合器踏板产生振动的问题,通过有限元分析和试验测试分别得出传递路径的加速度频率响应函数.通过NVH试验测得离合器踏板处的加速度频率响应,并与用有限元法计算传递函数得到的结果对比,二者吻合较好.在已有设计空间内优化喇叭支架结构,并比较喇叭支架优化前、后离合器踏板处的加速度频率响应.对喇叭支架优化后离合器踏板的加速度频率响应测试结果表明,离合器踏板振动问题基本消除.     

利用Msc.dytran优化高冲击压电式加速度传感器设计

为优化压电式加速度传感器设计,提高其量程,用瞬态动力学仿真软件Msc.dytran对中心压缩型压电式加速度传感器在导弹碰靶过程中的加速度和动态应力进行模拟仿真。结果表明：对于结构一定的传感器,压电片厚度存在一个最佳值,可以通过仿真选择较好的材料组合（如,基座选铝、压电材料选石英）来减小透射到压电片中的应力波强度,以提高传感器的量程。     

基于遗传模糊控制的多机器人避碰规划

设计了一种基于遗传算法优化的模糊逻辑控制的多机器人避碰规划方法,采用简化的三层行为结构:躲避机器人、躲避静态障碍物和趋向目标点,三个行为分别独立推理,将不同传感器信息作为输入,机器人动作作为输出,再通过优先级和加权的方法对三个行为输出进行综合.随后,针对模糊控制中构造全部的模糊规则比较复杂的问题,采用遗传算法对模糊规则的隶属度函数宽度和中心值进行优化,实现模糊控制器的离线自寻优,得到一组最优参数.从最终的仿真效果看,通过遗传算法优化提高了机器人的自导航性能.     

一种无线振动传感器频响带宽提高方法

高频响无线振动传感器是机械设备预测性维护领域不可或缺的信号采集设备,目前机械设备监测应用中常用的无线振动传感器频率响应较低,限制了其在机械设备预测性维护领域的应用;为了进一步提高无线振动传感器频率响应带宽,提出一种提高无线振动传感器频响范围的方法,从结构设计、振动探头设计、信号调理链路设计和模数转换器设计4个方面对传统无线振动传感器进行了改进;实验结果表明,无线振动传感器带宽提高方法将无线振动传感器频率响应带宽提高了7.96 dB;在振动监测领域具有较强的实用性,对智能传感器制造领域具有较好的指导意义.     

法兰式张力传感器的应用介绍

文章介绍了一种法兰式张力传感器,简述了该种传感器的应用场合,及其目前常见的两种主要的结构及区别.介绍了传感器的核心零部件——弹性体的设计原理及设计通用原则,通过有限元软件的分析计算,对该弹性体的设计合理性进行了分析和论证,结果符合设计要求.对影响传感器性能的其他4个设计要点做了说明,并对传感器安装使用的注意事项做了介绍,避免由于安装问题导致传感器的损坏或测试性能不良.介绍了被测辊轮和导向轮之间的3种不同的排列方式,分别对每一种排列方式的张力计算公式进行了介绍.     

加速度传感器壳体结构参数优化

合理的结构参数组合可提高加速度传感器壳体结构的固有频率,保证传感器在振动环境下输出信号稳定.通过建立竖直薄板力学模型,确定影响加速度传感器壳体固有频率的结构因素.基于响应面法思想,利用试验设计的方法,以加速度传感器壳体固有频率为指标,各结构参数为因素,设计二次回归正交旋转组合试验.通过ABAQUS 6.10软件建立各组试验结构参数组合下的分析模型并提取固有频率,最终确定使固有频率维持在较高水平的结构参数组合区间.通过对优化后参数进行验证性试验,表明优化后区间随机结构参数组合下加速度传感器壳体固有频率能够达到10 kHz以上.     

高频响小体积三轴加速度计设计与实现

设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的高频响三轴加速度计,内部集成滤波电路和放大电路,实现了传感器与变换器的一体化.电路设计简单可靠,功耗低,稳定性好.电路板的结构采用刚挠结合印制板的设计,保证了传感器输出的高精度和低噪声特性.整机结构体积小巧,刚性好,3个方向的频率响应均可以达到5 kHz,实现了一个测点3个方向高频加速度参数的测量.通过性能指标校验和实验验证,证明传感器具有测量精度高、热灵敏度漂移小、横向效应低等优点,可应用于航空航天等领域.     

某型自润滑杆端关节轴承仿真分析

为分析某型自润滑杆端关节轴承的结构、制造工艺和疲劳寿命是否满足使用要求,基于Abaqus软件建立该轴承的有限元模型,通过对产品动态加载和轴承-杆端体过盈装配进行仿真分析和试验验证轴承结构的科学性,通过对外圈挤压和车削过程进行工艺优化仿真提高轴承的密合度,通过对轴承铆压固定和轴向推出过程进行仿真确保铆压固定性能满足要求.基于杆端体S-N曲线,计算轴承疲劳寿命,并通过磨损仿真获得轴承25000次摆动的磨损量,结果认为该轴承满足设计要求.仿真结果与试验结果吻合,证明仿真方法和结果可靠.     

某SUV车架多目标拓扑优化设计

为得到同时满足刚度和动态要求的SUV车架,基于SIMP材料插值方法,分别以刚度最大和低阶模态固有频率最大作为优化目标建立拓扑优化模型,利用折中规划法建立多工况下刚度和低阶固有频率多目标优化模型,通过拓扑优化迭代得到新的SUV车架;对新车架进行仿真分析,得到其位移和应力分布及前4阶固有频率.其静态特性满足材料要求且有很大提高,第1阶固有频率提高到30.3 Hz,新车架质量减轻到193.3 kg.计算结果表明该方法能够很好地解决多目标下的结构优化问题。     

Computationally efficient design closure of miniaturized impedance matching transformers using response features

In this article, we describe a procedure for reliable and computationally efficient design optimization of miniaturized impedance matching transformers. Our approach exploits a concept of feature‐based optimization (FBO). According to FBO, considerable reduction of the computational cost of the simulation‐driven design process can be achieved—compared to conventional methods—by reformulating given performance requirements (typically, minimization of reflection over a frequency range of interest) in terms of suitably defined response features. For impedance transformer circuits, the feature points are defined as local maxima of the reflection characteristic, as well as the points defining the ?20 dB bandwidth. As the feature point coordinates (i.e., their frequencies and levels) depend on the geometry parameters of the structure in less nonlinear manner than the original responses (S‐parameters versus frequency), the optimization algorithm exhibits faster convergence. Further reduction of the optimization cost is obtained by utilization of variable‐fidelity electromagnetic simulations. Our technique is demonstrated using two design cases of an example miniaturized three‐section 50‐to‐100 ohm microstrip transformer. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 26:396–401, 2016.     

X-DSP浮点乘法器的设计与实现

为了满足高性能X-DSP浮点乘法器的性能、功耗、面积要求,研究分析了X型DSP总体结构和浮点乘法器指令特点,采用Booth 2编码算法和4∶2压缩树形结构,使用4级流水线结构设计实现了一款高性能低功耗浮点乘法器。使用逻辑综合工具Design Compiler,采用第三方公司0.13μm CMOS工艺库,对所设计的乘法器进行了综合,其结果为工作频率500MHz,面积67529.36μm2,功耗22.3424mW。     

固体火箭发动机振动试验夹具优化分析与研究

通过相同激励条件下对3种典型振动试验夹具进行宽频段随机振动试验分析,发现夹具在试验频段内出现不同程度的共振现象,过试验现象严重;通过3种典型振动试验夹具质量、一阶固有频率、位移变化量及应变变化量等数据对比、分析,得出影响振动试验夹具振动传递特性的主要因素,以影响因素为优化变量,以典型部位平均响应与输入的振动传递比为优化目标,进行拓扑优化设计,最终经过夹具振动试验验证,过试验情况得到有效控制,满足相关规范要求,为固体火箭发动机振动试验控制提供保障。     

空间望远镜次镜支撑结构拓扑优化和分析

为实现空间望远镜的结构轻量化,以中心悬臂式次镜支撑结构为研究对象,采用变密度拓扑优化方法,利用HyperWorks的OptiStruct实现其最优化设计.对优化后的结果进行静力学和动力学验证,结果表明：经拓扑优化的次镜支撑结构设计合理,质量减轻44%;拓扑优化技术在空间望远镜结构设计中有效.     

肋板结构外保温设计方法

为合理设计肋板外保温结构2层保温材料的厚度,采用稳态热平衡理论计算初步确定厚度方案,采用Abaqus软件对外保温结构进行仿真分析,结果认为规则部位内保温层与外保温层之间的界面温度满足工程要求,验证理论计算的合理性.保温层圆角过渡部位内保温层与外保温层之间界面温度不满足设计要求,采用Abaqus优化模块对局部尺寸进行优化...     

Ka频段飞行器测控与通信系统设计

传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、占用频带窄的特点限制,无法满足现代及未来飞行器测控与通信系统对于高速数传、通信带宽、安装空间、克服“黑障”及抗干扰性等方面日益增长的需求,提出一种Ka频段直接序列扩频体制的飞行器测控与通信系统以解决上述问题;利用Ka频段频带宽、空间选择性好、减小“黑障”影响等特点,同时采用直接序列扩频通信体制实现遥测、外测和遥控等不同功能点频统一和信道统一,简化系统结构、减小设备体积;介绍了系统架构及主要设备组成,阐述了基带数据综合设备、Ka频段一体化终端设备等单机的详细设计及天线的选择,并给出了地面测试系统方案;该系统具备体积小、频带宽、扩展性好等特点,可满足未来飞行器测控与通信系统的设计与应用需求。     

基于拓扑优化的四旋翼无人机结构设计

为实现某四旋翼无人机的轻量化结构设计,采用Inspire进行拓扑优化设计,并对获得的拓扑优化结构进行静力分析和动力学分析。分析结果表明,通过拓扑优化方法获得的无人机结构应力分布合理,结构位移小且频率较高,满足静态和动态结构设计要求。研究结果可为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构设计提供一条新的途径。     

Reliability-based optimization of design variance to identify critical tolerances

Reliability-based design optimization (RBDO) is a topic of interest for research in both academia and industry. RBDO typically involves adjusting the mean values of the design variables while fixing the spread parameters, often measured as variance, in order to accomplish a given objective within the stated constraints. This paper proposes an alternate way to meet given design criteria by fixing the mean values of the statistical inputs and allowing the spread parameters to become design variables. To do this, product cost models are proposed in terms of statistical variables. By performing this type of optimization, the design changes are kept to a minimum, and the focus is instead shifted to variance control. An initial study is performed on a three-bar truss subject to static loading with material variability. A more complex example is performed involving the cost minimization of an unmanned undersea vehicle subjected to hydrostatic buckling.