回音壁模式微波谐振腔测温仪尺寸优化研究

为加快回音壁模式微波谐振腔测温仪在工业精密测温领域的应用,提高工业精密测温的测量精度和抗震性,研究基于圆柱状蓝宝石的回音壁模式微波谐振腔测温仪的金属腔体与中心介质的尺寸优化设计。分别对相同比例下不同尺寸的蓝宝石与腔体以及相同蓝宝石尺寸下不同腔体尺寸的谐振频率变化和品质因数改变的规律进行探索。研究发现,谐振频率可随腔体尺寸的增加而指数减小,但一味增大腔体尺寸并不能提高品质因数,反而有可能降低测量精度。研究成果可以揭示测温仪的测量精度变化规律特点,探寻最优尺寸设计,为微波谐振腔测温仪的小型化和高精密研究提供参考,加快其在高精密工业测温领域的广泛应用。     

一种谐振式传感器频率特性测试平台

谐振式传感器的谐振频率和Q值可以通过其频率特性计算得到,因此需要有一种通用的测试平台来测量各种不同谐振式传感器的频率特性.本文描述了一种谐振式传感器频率特性测试平台,并提出了一种采用间歇激励方法测试谐振式传感器谐振频率的新方法,采用线性调频信号激励谐振式传感器,传感器自由振动状态下的振动频率即是传感器的谐振频率;测得传感器自由振动状态下的振动频率,即可得到谐振式传感器的谐振频率.     

电极和基片对高次谐波体声波谐振器参数的影响

1.引言 产生高稳定频率控制信号的器件通常要求在谐振模式上具有高Q值.常用的器件有晶体器件,表面声波器件和微波谐振器件等,但是这些器件常常不能满足应用所要求的性能,有的不能在高频工作,或者Q值达不到所需的要求.高次谐波体声波谐振器(HBAR)是由高Q值的非压电基片、压电薄膜和两个电极构成,压电薄膜作为换能器在基片中激发声波,一定激发频率下会在基片里形成驻波,从而导致整个HBAR器件产生谐振.HBAR在谐振模式有高Q值,并且可以在高频下工作,Q-频率的乘积能超过1014,所以HBAR在频率控制和频率选择方面具有十分优越的性能[1].     

一种新型的谐振梁频率测量方法研究

谐振梁是一种应用广泛的谐振器。谐振式传感器可以通过测量谐振梁谐振频率的变化,解算谐振梁所受的轴向载荷的大小,从而达到测量目的。目前谐振梁常用的频率测量方法对于动态测量问题的效果并不理想,在很多应用场合都受到限制。本文针对双端固支型谐振梁的频率测量问题,设计了一种基于希尔伯特变换的频率测量方法。使用数值方法对谐振梁振动方程进行求解,获得多种典型的测试信号。仿真实验表明,该方法能很好地获取动态信号频率。     

高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究

针对在小腔体中阻抗分析仪发射连续波无法准确测得换能器阻抗的问题,提出一种在高静水压下使用脉冲正弦信号激励换能器测量阻抗的方法。以采样电阻法为基础,根据腔体尺寸确定发射脉冲个数以及可测频率范围来有效避免腔体边界反射对测量造成的影响。通过设置不同的发射频率,分别采集换能器两端及采样电阻两端的电压波形信号,利用已知频率的三参数正弦曲线拟合法分别得到波形信号的幅值和初始相位角,计算得到换能器的导纳值。改变静水压力,利用脉冲法测得0~10 MPa静水压下换能器导纳特性。实验结果表明,采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的阻抗特性;且随着静水压力的升高换能器的谐振频率发生偏移,导纳圆直径减小。     

双侧波导同轴线耦合式线形微波等离子体源的研究

本文介绍了一种具有双侧波导同轴线耦合结构的新型微波等离子体源。通过电磁场模拟计算和等离子体发射光谱测量对同轴线耦合反应腔内部结构进行了优化,研究了线形等离子体源腔体结构对等离子体均匀性和长度的影响,并且在杆状样品表面进行了金刚石薄膜的沉积实验。实验结果表明:双侧波导同轴线耦合式新型线形等离子体源可以在引导天线表面产生圆柱状的线形等离子体,其等离子体的均匀性和长度受腔体内部结构的影响,在引导天线外径为4 mm,单侧模式匹配棒伸入量为10 mm的腔体结构下,等离子体的均匀性大于90%。通过对杆状样品表面不同位置处金刚石膜质量和等离子体沉积环境的测量,进一步验证了等离子体的均匀性。此外,线形等离子体的长度受引导天线长度和工作气压影响,这主要与反应腔内电磁场分布以及微波传输衰减有关。     

谐振式压电叠堆的高效换能结构研究

压电叠堆具有纵向机电耦合系数高、耐疲劳性强的特点,但在低频振动条件下,压电叠堆的机电转换效率低,从而限制了其在结构振动能量收集方面的应用。通过将谐振频率接近结构振动频率的谐振器附加在压电叠堆表面形成谐振式压电换能系统,可以有效提高谐振频率附近的机电能量转换效率。本文对谐振式压电换能结构进行参数建模,以压电叠堆所受纵向力与结构激励力的比值衡量谐振式压电叠堆的换能效率,确定系统有效换能频带的宽度与系统的结构设计参数的关系,从而给出谐振式压电换能系统参数优化设计方法。谐振式压电换能结构的实验表明谐振器能有效增加较低振动频率下的机电能量转换效率,提高输出的开路电压     

压电陶瓷低K_p的测量方法

本文所提出的方法是基于用低频导纳分析仪测出试样导纳随频率变化的数据,再藉助于契比雪夫函数的最小二乘式来处理上述数据,从而建立起一个精确的导纳圆。一旦由计算机解出此圆方程,就能获得串联谐振频率 f_(?)、并联谐振频率 f_p、平面耦合系数 K_p、机械品质因数 Q_m、介电常数ε以及样品的等效电路 L_1、C_1、R_(?)和 C_0等。此外,为了改进测量灵敏度,又提出一种差分电容技术,把样品的静态电容从动态部分分离出来,并用这个方法成功地测出具有极低 K_p 的掺钆钛酸铅压电陶瓷的某些电特性。     

基于高阶谐振悬臂的轻敲式原子力显微镜测量特性

轻敲式原子力显微镜的悬臂为无限自由度系统,具有多阶谐振模态.为了提高动态原子力显微镜的测量特性,采用激励硅悬臂工作于高阶谐振模态的方法.相较于基础模态,高阶谐振悬臂的振动频率和品质因数有所提高,结合振型的不同以及光杠杆检测法的特性,从理论上对高阶谐振模态下动态原子力显微镜的测量特性进行了分析.构建了基于高阶谐振的动态原子力显微镜系统,围绕其主要测量特性,如表面探测垂直分辨力、时间扫描速度以及阻尼特性进行了研究和测试,理论分析和实验结果均表明,相较于一阶谐振模态,二阶谐振模态下的动态原子力显微镜系统的测量特性得到了提高:二阶谐振悬臂扫描速度约为一阶谐振悬臂的3.3倍;二阶谐振悬臂的探测垂直分辨力可达到0.5 nm,远远优于一阶悬臂的0.9 nm;并且二阶谐振悬臂的品质因数远高于一阶谐振状态,降低了大气阻尼对悬臂系统的影响.     

低碳含量a-Si_(1-x)C_x∶H薄膜的Raman和荧光特性

采用Raman和荧光测量研究了低碳含量a Si1-xCx∶H(x≤ 2 0 % (原子比 ) )薄膜的结构特征 ,并选用两种不同波长的激光来激发这些材料。采用 6 47.1nm光激发时 ,由于激发光能量接近于各样品的光学带隙 ,因而在样品中具有较大的透射深度 ,而 488 0nm光激发时则被样品表面强烈吸收。探测深度的变化造成了Raman谱和荧光谱有较大的差异 ,这些结果一方面表明样品的表面存在一层高浓度的缺陷层 ,同时也证明样品体内存在着带隙的空间起伏 ,这两种空间的不均性造成了高能激发时Raman谱的TO模频率和半高宽比低能激发时有大的红移和展宽 ,而荧光峰和半高宽则有小的蓝移和展宽。以上结果表明在a Si1-xCx∶H样品中 ,Raman与荧光测量结果受激发波长的影响比较明显     

一种基于光纤F-P腔的石墨烯谐振式压力传感器

谐振式传感器具有良好的重复性、分辨率和稳定性,全光纤谐振式微型传感器则集合了微纳结构与光纤传感特性两者的优点。石墨烯作为近年来发现的一种新型材料,具有良好的热学和力学特性,可以作为谐振式传感器中的敏感元件。本文提出了一种基于光纤F-P结构的石墨烯谐振式压力传感器,其兼具微机械传感器和光纤谐振器的优点,具有较高的谐振频率,在测量压力的实验中展现出良好的性能,压力灵敏度最高可达2. 93Hz/Pa,具有重要的应用价值。     

低碳含量a—Si1—xCx：H薄膜的Raman和荧光特性

采用Raman和荧光测量研究了低碳含量a-Si1-xCx:H(x≤20％（原子比）薄膜的结构特征，并选用两种同不波长的激光来激发这些材料，采用647．1nm光激发时，由于激发光能量接近于各样品的光学带隙，因而在样品中具有较大的透射深度，而488．0nm光激发时则被样品表面强烈吸刷，探测深度的变化造成了Raman谱和荧光有较大的差异，这些结果一方面表明样品的表面存在一层高深度的缺陷层，同时也证明样品体内存在着带隙的空间起伏，这两种空间的不均性成了高能激发时Raman谱的TO模频率和半主比低能激发时有大的红移和展宽，而荧光峰和半高宽则有小的蓝移和展宽，以上结果表明在a-Si1-xCx:H样品中，Raman荧光测量结果受激发波长的影响比较明显。     

圆柱微波谐振法测量氩气折射率

氩气等单原子气体的折射率,是检验量子力学从头算理论的重要参数。基于圆柱微波谐振法,精确测量了234～303 K、 0～750 kPa范围内氩气的折射率。测量了圆柱腔内不同压力下4种横磁 (TM) 模式的微波谐振频率,对谐振频率进行非理想因素修正后,结合真空下的微波谐振频率获得氩气的折射率。圆柱腔内微波谐振频率测量不确定度为2×10^-8,4种模式获得的氩气折射率的相对标准偏差小于1×10^-6。通过氩气的折射率计算获得了氩气的第一介电维里系数,与国际上已发表的结果具有良好的一致性。基于建立的实验系统,后续可开展其他气体的折射率测量。     

测量固体表面功函数的几种Kelvin探针的研制

一、引言固体表面功函数的测量是最早、最灵敏的表面物理研究的方法之一。测量功函数,可归纳为两大类方法:绝对方法——利用各种激发使样品产生热电子、光电子、场电子发射,根据发射电子流与激发场的关系求出样品的功函数;相对方法——通过测量样品和参考电极(其功函数为已知)之间的接触电势差,求出样品的相对功函数。后者主要有Kelvin探针和电子束阻挡势两种较常用的方法。尤其在观     

热声热机系统的测量与实验研究

对热声热机驱动耗散性负载的性能进行了实验研究和分析,对热声热机系统起振温度和谐振频率进行了测量和标定。得出导致热声发动机工作在二附谐振频率模态下的影响因素。测量和分析了气体充气压力、频率以及谐振管长度对系统驱动制冷机,产生了25℃的温差。     

一种基于声波的离心机转速测量系统

文章基于声波频率法测量离心机运动过程中的固有谐振频率，从而获得离心机转速。通过在密闭式离心机转子中增加配重模块，适当增加离心机的运动不平衡。采集并存储不平衡运动所发出的声音信号，利用算法实现声音信号从时域到频域的转换，在频域中对不同频率信号完成分离，从而获取代表转速频率的稳定谐振频率。该测量系统无需对被测对象进行任何改动，可以非接触式准确测量密闭式离心机各种转速并能保证测量安全，为密闭式医用离心机转速的校准提供可借鉴的方案。     

石英晶体负载谐振频率的计算法测量研究

石英晶体负载谐振频率是石英晶体测试参数中的一个重要指标,其测试方法主要有三种,模拟测试法、实体电容法以及计算法.针对石英晶体负载谐振频率的计算法测量进行了理论分析与研究,同时,在IEC-444标准所规定的测量石英晶体电参数的方法-π网络零相位法的基础上,设计了适用于计算法测量负载谐振频率的测量系统,实验表明,在1 MHz～125 MHz的频率范围内,通过该系统由计算法测量得到的石英晶体负载谐振频率的精度能达到±3×10-6,能够满足工业生产的要求.     

导电介质交流阻抗测量的自由衰减振荡方法

通过测量导电介质交流阻抗特性参数可实现多种物理或化学量的检测.对一阶传感系统添加电容或电感元件以构成二阶谐振单元,用连续方波脉冲信号激励谐振单元进入自由衰减振荡模式,可同时获取谐振单元的衰减因子和谐振频率.对金属板材的电涡流检测及盐溶液的电导率测量系统分别进行了实验.结果表明,这种方法可有效抑制提离距离或电极引线等非理想因素,在交流阻抗测量技术的传感器化研究方面有很好的应用前景.     

压电谐振式结冰传感器的结冰试验和数据处理

本文介绍了压电谐振式结冰传感器的实验平台和结冰试验过程,并利用支持向量机非线性回归模型对有限的实验数据进行处理。结果表明,该方法能有效地依据少量的试验数据较精确地预测其他冰厚对应的谐振频率,实现冰厚测量的标定。     

石英晶体元件负载谐振频率测量技术的研究

在分析与对比三种测量石英晶体元件负载谐振频率方法的基础上,设计适用于测量法的π网络与整个测量系统,采用自动网络分析仪测量晶体的阻抗,采用测量法测出负载谐振频率.实验表明,在1 MHz～200MHz频率范围内,系统对负载谐振频率重复测量一致性能达到士1×10-6以内,在30 MHz～200MHz频段,测量误差达到士2×10-6以内.