电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性

在电感式磨粒传感器中,非铁磁质磨粒主要通过涡流效应改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感。建立传感器线圈时谐电磁场与非铁磁质球磨粒耦合关系的有限元模型,模型计算结果表明:磨粒感应出的涡流场减小了磨粒内部的磁感应强度,同时改变了磨粒外部磁感应强度;磨粒引起传感器线圈电感变化率随线圈激励频率的增加而增大,并趋向于一极限值;线圈电感变化率随磨粒半径的减小而迅速衰减。实验研究的结果证明了模型计算的正确性。     

航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。     

低温扫描SQUID显微镜接收线圈的改进

超导量子干涉仪(SQUID)作为目前灵敏度最高的磁场检测传感器,广泛应用于各类弱磁检测环境中。其中接收线圈直接影响低温扫描SQUID显微镜的空间分辨率和磁场灵敏度。通过讨论超导环路磁通量子化条件,得到低温SQUID接收线圈设计要求。同时为降低环境噪声提高系统灵敏度,设计制作了一阶梯度超导接收线圈并用其替换原有的螺线管接收线圈。该接收线圈利用直径为66μm低温铌钛超导线和蓝宝石线圈架在40倍体视显微镜下手工绕制,线圈半径为316μm,基线长度为1436μm,电感为0.873μH。实验结果表明:超导梯度接收线圈将系统的磁场灵敏度从250 pT/Hz提升至2 pT/Hz。最后利用该梯度接收线圈对玄武岩标本进行了初步测量,得到了有效的实测数据。     

基于半解析模型的涡流传感器优化设计与实验研究

针对飞机金属螺栓孔连接结构疲劳裂纹的特点与实时监测的需求,提出了一种基于柔性平面的涡流阵列传感器,设计了疲劳裂纹扩展实时监测方案,构建了传感器损伤监测半解析模型,搭建了基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实时监测平台。通过对涡流阵列传感器的仿真和基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实验研究,确定了传感器的监测灵敏度,优化了传感器的特征参数。研究结果表明：传感器基材层阻碍了感应线圈与激励线圈的耦合,基材层应尽量薄。当涡流阵列传感器导电层厚度为0．12—0．18mm,激励线圈的最优宽度为0．8min,感应线圈的最佳厚度为0．5mm时,传感器的损伤监测灵敏度最高。     

直线同步电机气隙检测的电磁分析

基于直线同步电机的气隙检测,对电涡流传感器线圈电感与矽钢叠片电磁特性之间关系分析和实验研究,认为线圈电感随间隙的变化电感效应起了主要作用,建立了基于磁场镜像法的电磁计算模型,计算了空载和矽钢叠片影响下的电感,与仿真结果对比和分析,并得出结论:间隙小于10mm时,计算和仿真结果误差比较小,为复杂结构线圈提供可行的近似计算方法。     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

基于半解析模型的花萼状涡流传感器损伤监测灵敏度分析

针对金属螺栓连接结构的孔边疲劳裂纹监测需求,介绍了一种具有柔性平面特点的花萼状涡流传感器,构建其损伤监测半解析模型,并通过半解析模型分析激励频率和传感器结构参数对监测灵敏度的影响,最后利用柔性电路板工艺制备出传感器,并进行2A12铝合金中心孔板试样疲劳损伤监测试验验证花萼状涡流传感器的疲劳裂纹监测能力。损伤监测灵敏度分析结果表明在不同提离距离下传感器具有最优灵敏度频率点,且随提离距离的增大,最优灵敏度值减小,最优频率点降低。传感器线圈厚度越小灵敏度越高,且感应线圈与激励线圈之间的水平间距越大则传感器的损伤监测灵敏度越大,而感应线圈与激励线圈宽度比值对传感器的损伤监测灵敏度影响较小。监测试验表明,除第一个通道以外,传感器其它感应通道归一化跨阻抗幅值随疲劳载荷次数变化曲线的拐点对应的即为裂纹扩展到相应通道下方的疲劳载荷次数,而第一个通道的拐点可以初步确定试件的累积损伤起始点。     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

瞬时激励的单线圈结构磁致伸缩传感器

为了实现便携化测试,将传统的多线圈检测结构简化为单线圈,采用脉冲激励单线圈,并检测线圈输出信号,通过数字信号处理器(DSP)构成检测电路,达到简捷方便的测试目的。结合快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(CZT)算法,提高了毫米级磁致伸缩传感器的检测精度,并完成了两种不同尺寸传感器(长度为4 mm和5 mm)的同时检测。实验测试结果表明:长度为4 mm的传感器灵敏度为0. 384 1 kHz/μgn,长度为5 mm的传感器灵敏度为0. 219 8 kHz/μgn。设计的传感器在便携式生化检测仪器中具有广泛的应用价值。     

电磁感应式位置传感器研究

为了实现对各种行程与定位系统进行准确的位置测量,针对电磁感应式位置传感器的电磁感应系统展开研究,在了解电磁感应系统工作原理的基础上,利用毕奥-萨伐尔定律推导出了余弦形式的激励线圈在空间某一点处所产生的磁感应强度的计算公式,并进一步通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析软件建立了电磁感应式传感器的模型,并对其进行了仿真分析.结果表明:激励线圈周围产生的磁感应强度大小成对称分布,且在距离激励线圈平面±2 mm的范围内强度较大.同时,感应线圈中电流大小成正弦规律变化,且频率与激励源频率相等.由分析结果可知,实际设计中选取传感器移动转子与激励线圈之间的距离为2 mm较为合适.     

基于响应面法和遗传算法的多自由度微陀螺性能优化

为了兼顾微陀螺的灵敏度和带宽,实现其性能优化,将特征提取、响应面法与遗传算法相结合,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法。该方法基于特征提取确定设计变量及约束条件。通过BBD(Box-Behnken Design)方法采样,结合最小二乘法构建微陀螺灵敏度和带宽的响应面近似模型,运用多目标遗传算法对响应面模型进行优化。通过计算Pareto前沿最优解获得一系列优化方案,可同时将灵敏度和带宽分别提升19%和12%,也可在灵敏度不变的前提将带宽拓展78%,可根据实际需要选择不同的优化方案。对原设计和优化方案进行仿真对比,验证了优化设计结果的正确性。采用该方法对多自由度微陀螺的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,为微陀螺的优化设计提供一种新思路。     

基于卡尔曼滤波的四轴飞行器成像、惯性和高度组合导航

为了提高四轴飞行器在非结构化、室内和GPS失效环境下的导航精度,本文提出一种用于四轴飞行器的成像、惯性和高度组合导航。首先对四轴飞行器搭载的摄像机进行了标定,获取了摄像机的内外参数。其次设计了着陆标志为标准参照物,以及着陆标志识别方案。再利用卡尔曼滤波器融合视觉、惯性测量系统和超声波测距仪的数据,通过相似三角形定理估计飞行器的相对高度,利用视觉测程法估计飞行器位置和位移速度。最后验证组合导航的有效性,用成像、惯性与高度组合导航实验平台依次进行了相对高度估计实验、平移速度和相对位置估计实验,实验测试表明:在高度估计实验中,组合导航能够很好的描述四轴飞行器的飞行高度估计;在平移速度估计实验中,卡尔曼滤波器估计的速度估计值很平滑;相对位置估计实验中,四轴飞行器的x方向位置保持在原点附近,y方向位置保持在-1.0 m附近,高度位置的最大误差在0.3 m之内。     

基于MEMS传感器的道面坡度提取方法

道面坡度测量对于精细化导航系统及场面运行模拟系统的开发具有重要的意义。采用微机械电子系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)传感器进行加速度估计的方法提取道面坡度通常需要增加额外的传感器,同时还会受到累积误差的困扰。仅利用智能手机的传感器,通过零加速状态检测的方法对旋转四元数进行重置,实现了累积误差的修正,并提出了一种新的坡度提取方法,在不需要额外传感器提供辅助参数的情况下,利用重力加速度方向不变性,通过载体坐标系中的重力加速度矢量方向的变化间接地实现了道面坡度信息提取。实验结果表明,本文算法可以准确地提取道面坡度信息并实现对道面坡度信息的定位。     

压电陶瓷驱动器迟滞建模方法研究

压电陶瓷驱动器是原子力显微镜(AFM)的关键组件。AFM在生物、材料及半导体等领域应用广泛,而利用AFM获得高精确的测试结果依然面临诸多挑战。其中,压电陶瓷驱动器具有迟滞、非线性等特点,在大范围高频工作状态下,对定位精度的影响更显著,这严重限制了AFM的进一步应用。本文围绕大范围压电陶瓷驱动器的迟滞性展开研究,设计一种基于改进型多项式拟合算法的迟滞建模方法,使得拟合模型可随输入信号频率的变化而变化,充分提高压电陶瓷迟滞模型的准确性。实验表明,该方法可为压电陶瓷驱动器建立准确的迟滞模型,建模过程简单,通过设计基于该迟滞逆模型的前馈控制算法,可使驱动范围在100μm的压电陶瓷驱动器的线性度提高至1.5%。     

粒子群优化算法专利技术浅析

粒子群优化算法又称微粒群算法,是-种智能优化算法,主要用于优化函数、训练神经网络,以及其他进化算法的应用领域。本文简介了粒子群优化算法的发展历史及现状、主要分类,并以国内外专利申请数据为分析样本,从专利逐年变化的申请量和申请人分布等角度进行了分析和研究。     

血液静电泵的碟型阀门设计

以碟型阀门为对象,利用阀门流量与碟阀开角的相对指数关系,基于流体力学关于流量与压力差、阀门管道面积、流量系数间的关系,在压力差、阀门管道面积不变的条件下,建立了流量系数与开角的指数关系。从而得到阀门实际流量与碟阀开角、压力差、阀门管道面积的具体数值关系,以设计岀碟型阀套的合适的最小半径。将血液静电泵的设计原则应用于碟型阀门设计,选用不同的流量系数计算并绘制出不同阀门半径、碟阀开角与压力差的关系图。如何选择合理的阀门半径是本文研究目的所在,以保证阀门打开时,血流畅通无阻。再由碟阀半径、开角、流速,计算了雷诺系数并核对了所选流量系数;还研究了因阀门的快启导致血流施加于碟阀上的冲击力,进行了碟阀及其把柄的强度核验。     

基于平行四边形柔性铰链的新型微量液体粘度测量方法

在分析化学、生物工程、流量计量等领域,微量液体的粘度对工程分析和计算具有重要意义,微量液体粘度测量的方法也在逐渐发展完善。查阅资料发现,目前微量液体测量装置可用于测量粘度值低于150 m Pa·s的微量液体。为了解决微量液体测量装置的粘度测量范围较小的问题,提出一种基于平行四边形柔性铰链的剪切运动的新型粘度测量方法,待测微量液体样本的体积仅为15μL。该方法使用固定在平行四边形柔性铰链上的刚性杆,将刚性杆的探针部分插入液体,在瞬态力的作用下,平行四边形柔性铰链做一维的阻尼振动,带动探针在液体中做剪切运动,由于液体粘滞力,系统的阻尼因数发生变化,液体粘度越大,阻尼因数越大。可以通过标定实验建立二者的关系,实现微量液体的粘度测量。结果表明,此微量液体粘度测量装置的测量范围扩大到了10 m Pa·s～750 m Pa·s,并且相对误差平均为5.8%。证明了该测量装置满足设计的需求,并且能够有效测量微量液体粘度。     

综合灵敏度和品质因数的电涡流谐振测量电路参数优化

为提高电涡流传感器的性能,综合考虑了测量灵敏度和回路品质因数两个重要影响因素,研究了其谐振测量电路的参数选择优化方法。在不影响问题性质的前提下,建立了调幅谐振电路的等效简化模型。首先推导了电路阻抗和幅频响应函数的解析式,通过MATLAB数值仿真,分析耦合电阻R0,谐振电容C0对灵敏度影响。其次推导了测量回路的品质因数Q公式,并分析了R0和C0对Q的关系。最后通过实验验证参数取值对测量电路的影响,为电涡流传感器测量电路参数优化选择提供了有效的指导和参考。     

Provisioning QoS guarantee by multipath routing and reservation in Ad hoc networks

In this paper, a QoS multipath source routing protocol (QoS-MSR) is proposed for ad hoc networks. It can collect QoS information through route discovery mechanism of multipath source routing (MSR) and establish QoS route with reserved bandwidth. In order to reserve bandwidth efficiently, a bandwidth reservation approach called the multipath bandwidth splitting reservation (MBSR) is presented, under which the overall bandwidth request is split into several smaller bandwidth requests among multiple paths. In simulations, the anthors introduce Insignia, an in-bind signaling system that supports QoS in ad hoc networks, and extend it to multipath Insignia (M-Insignia) with QoS-MSR and MBSR. The results show that QoS-MSR routing protocol with the MBSR algorithm can improve the call admission ratio of QoS traffic, the packet delivery ratio, and the end-to-end delay of both best-effort traffic and QoS traffic. Therefore, QoS-MSR with MBSR is an efficient mechanism that supports QoS for ad hoc networks.     

天津文化创意产业发展现状与趋势

文章通过研究天津文化创意产业发展现状与趋势,试图提出针对我国沿海城市文创产业未来发展策略。通过现有产业数据与文化资源进行分析,针对发展中存在的问题和未来发展的思路展开研究。用于求证天津以传统运河文化与滨海新区创意产业相结合,联手打造津门文化和津门好礼品牌产业经济的思路,对提升天津文化创意产业整体发展具有时效性的参考价值。