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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

磁致伸缩材料与石英音叉复合低阻尼谐振磁电效应

采用磁致伸缩材料与石英音叉谐振器复合设计了一种低阻尼的谐振式磁电敏感单元。石英音叉工作在弯曲振动模式,音叉叉指结合区域(底部)产生的应力/应变方向相反、弯矩相互抵消,实际为解耦区域。将底部与磁致伸缩材料粘接复合设计谐振式磁电敏感单元的Q值主要取决于音叉谐振器自身的高Q值,磁致伸缩材料的高磁机阻尼被隔离。动态磁场作用下,磁-机-电转换过程可看作一个受迫振动过程,当激励磁场频率接近于音叉谐振频率时,输出电信号最大。实验结果表明:磁电敏感单元Q值高达5 034;谐振磁电电流系数达到799.2 nA/Oe;在接近谐振频率32.774 kHz信号激励下,磁电电流系数相对偏置磁场变化的灵敏度达到5 (nA/Oe)/Oe。     

农业废弃物去除水体中磷的研究综述

磷是引起水体富营养化、藻类爆发的主要控制因素,从水中去除磷是控制水体富营养化的一项重要举措。本文综述了用农业废弃物作为吸附剂去除水体中磷的研究进展。研究发现为提高磷的去除效率,需要对农业废弃物进行改性。吸附剂不同和改性方法不同,吸附机理和影响吸附效率的因素也不同。采用农业废弃物去除水中的磷具有成本低、吸附材料易得、去除效率高、能对磷进行回收、不会对环境产生影响等优点。     

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。