高Q值超低功耗谐振式磁传感器的设计与实现

针对现有谐振式磁传感器原理不能同时实现高品质因数(Q)和低功耗的缺点,利用双端固定石英音叉谐振器与铁镓磁致伸缩合金片复合,设计了一种隔离磁机阻尼的高Q值、数字频率输出的超低功耗谐振式磁传感器。利用音叉谐振器结构的解耦特性,设计应力耦合传递结构,隔离了磁致伸缩材料磁机阻尼,从而保证复合传感器Q值与音叉谐振器Q值相当。在磁场作用下,磁致伸缩力传递到音叉谐振器,由于音叉力敏感特性,实现磁-力-频率转换。制备了铁镓合金/石英音叉谐振器复合敏感结构,测试表明,在低气压封装条件下的品质因数约为16 764,门振荡电路功耗约为124.8μW,在线性区灵敏度为3.05 Hz/Oe,分辨率为6 mOe。     

微型传感器自供能技术

介绍自供电技术中常用的能量源,总结了各种自供电技术.分析了机电转换模型和方法.针对具体应用环境,为微型传感器和电子器件的长期自供能提供了思路.     

Magnetoelectric transducer with high quality factor for wireless power receiving

To achieve strong power coupling, a resonance-type magnetoelectric (ME) transducer with high quality factor is developed to achieve strong ME coupling. The ME transducer employs a type of iron–nickel-based ferromagnetic alloy with constant elasticity and piezoelectric Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT8) material. The dynamic magnetomechanical behavior of the ferromagnetic alloy is investigated. The result indicates that the strain coefficient of the ferromagnetic alloy at resonance achieves 557.07 nm/A due to the high effective mechanical quality factor of the alloy. The transducer is designed to operate as a half-wavelength, longitudinal resonator. The dynamic performance of the transducer is evaluated by measuring its electrical and vibrational characteristics. The results reveal that (1) the resonance of the transducer occurs at the frequency of 26.9336 kHz with a strain coefficient of 314.74 nm/A, an effective mechanical quality factor of 1600; (2) the ME voltage coefficient achieves 30.07 V/Oe (i.e., 375.875 V/cm Oe) at resonance; (3) the ME output power density at optimal load resistance of 25 kΩ achieves 0.956 mW/cm³ under 0.3 Oe root-mean-square AC magnetic field. The performances indicate that the transducer is promising for ME energy conversion application.     

瞬变 / 谐变一体化的大地电磁收发线圈设计

采用瞬变电磁法和谐变电磁法仪器观测地下空间数据并进行融合处理,能够提高探测成像能力,然而现有的瞬变电磁法和谐变电磁法仪器独立成套,必须配置多套仪器分次采集。设计了一种可满足瞬变/谐变两种模式使用的小型、大带宽、高灵敏度大地电磁收发线圈,为便携、浅层高分辨的瞬变/谐变一体化电磁探测系统开发奠定基础。首先,建立了空心线圈传感器等效电路模型,分析了线圈传感器的灵敏度和噪声特性,制作的传感器经过测试表明,在1 125 Hz处,灵敏度为23.12 mV/nT,等效磁噪声9.27 pT/√Hz,传感器带宽1 Hz～100 kHz;然后,通过公式和有限元软件对传感线圈偏心放置时收发耦合进行了计算,确定了收发线圈组合的最佳耦合位置,计算和仿真结果与实际位置分别相差0.21%和0.17%,有效对消了发射磁场(一次场)。构建了时间域和频率域电磁法探测系统,测试表明,设计的瞬变/谐变一体化收发线圈能够满足时间域和频率域电磁法两种探测模式使用。     

国外地表水水质指数评价法综述

讨论了水质指数的发展历程,介绍了国外几种比较成熟、应用比较广泛的水质指数,包括它们的背景和应用领域,以期为我国的地表水质量评价提供参考。综合评价已有的水质评价指数及其应用情况,认为加拿大环境部长理事会水质指数(CCMEWQI)法是一种值得推荐使用的水质评价方法,建议以此方法为基础,建立适合我国的水源地水质指数评价方法。     

基于视觉的机器人抓取技术的研究

该文提出了一种基于智能相机的机器人抓取系统,采用图像处理算法对相机捕获到的图像使用模板匹配、边缘查找及坐标变换,得到工件在机器人坐标系的位置和姿态,通过串口将处理后的工件位姿数据发送给机器人控制器,控制器向机器人发送运动指令。经实验验证,系统达到设计要求,在工业机器人系统中引入计算机视觉提高了机器人的柔性以及对环境的适应能力。     

深水水下防喷器控制系统蓄能器能力分析

根据蓄能器系统的工作环境和工作状态,将水下防喷器控制系统蓄能器分为地面蓄能器、水下蓄能器和应急蓄能器等3类,分析了水深对不同蓄能器系统主要参数的影响。提高蓄能器的承压能力,可以减小控制系统的预压力,从而减少地面蓄能器的个数,节省平台空间。不同蓄能器系统主要技术参数随水深的变化趋势差异较大,在蓄能器系统控制能力设计与校核时须特别注意。     

带阻流板海底管道管跨绕流流场分析

根据流体动力学原理建立了二维平面势流计算模型,利用FLUENT软件分析了阻流板对升力系数、曳力系数、缝隙流体速度、漩涡泄放频率等海底管道管跨绕流流场参数变化规律的影响,以及带阻流板海底管道实现"自埋"的原因。研究结果对于带阻流板海底管道的工程设计具有一定的参考价值。     

深水多梯度钻井方法及仿真分析

油气勘探开发转向海洋尤其是深海已成为必然。与陆地和浅水相比,由于深水地层特殊的地质沉积条件,深水钻井面临地层压力和破裂压力之间钻井液安全密度窗口窄的问题,井筒压力很难保持在允许的压力窗口之间。为此,介绍了多梯度钻井技术的原理、采用低密度空心球随钻分离注入的实现方法以及其优点：①可以达到较高的空心球浓度（50%~60%）,钻井液密度降低明显;②钻井液返回海面后不必分离空心球,可重新循环;③隔水管内钻井液密度和钻杆内钻井液密度相当,不会产生U形管效应;④设备所占空间少,系统操作和控制相对简单。同时,编写了多梯度钻井的仿真程序,分析了空心球注入对压力变化影响效果。结果表明,采用空心球随钻分离注入技术能够实现对井筒压力的优化分配,使井底压力在较长的井段内介于地层压力和破裂压力之间,从而达到简化井身结构的效果。     

一种磁电自供电无线传感器电源管理电路研究

针对GMM/PZT磁电复合单元将电磁波能量转化为电能时,其输出电能不足以直接驱动无线传感器的问题,设计了基于开关电容网络的电源管理电路,对其充放电特性进行了理论与实验分析。结果表明,该电路可以对电路中储能电容充电积累能量,当能量积累到一定程度,电容瞬间放电为无线传感器工作供电。