基于通电空心线圈的脉冲磁场分析

基于通电空心线圈,运用有限元分析软件以及自行搭建的磁场测量装置研究了激励信号频率、线圈外径对线圈中轴线中点处的磁感应强度的影响,以及在频率时变脉冲信号激励下,线圈中轴线中点处磁感应强度的实时变化。结果表明,线圈中轴线中点处的任意周期内的磁感应强度的均方根值随激励信号频率和线圈外径的增加而减小,仿真分析结果与实测结果的变化规律一致,且与理论分析的结果相同,相对误差在3%以内。在频率时变脉冲信号激励下,仿真与实测的线圈中轴线中点处的磁感应强度变化趋势一致,相对误差在5%以内。     

基于正向建模的目标超宽带电磁脉冲雷达回波仿真

为了快速获取超宽带（ultra-wideband,UWB）电磁脉冲激励下雷达目标的时域电磁响应,提出了一种基于散射中心正向建模的目标时域回波仿真方法.从目标几何模型出发,利用空间射线分集技术对强散射源进行分离,通过模型参数正向确定方法构建出目标的属性散射中心模型,用以表征目标高频电磁散射特性,并在UWB电磁脉冲激励下进行仿真运算,获得目标时域回波信号.以典型目标SLICY为例,基于正向建模的散射中心模型,快速获取不同UWB电磁脉冲激励下的雷达回波信号,与高频仿真方法得到的一维距离像（high resolution radar profile,HRRP）进行对比分析,吻合良好.由此验证了本文提出的回波仿真方法的有效性,为不同辐射源激励下目标的快速电磁响应研究提供了一种新思路.     

多功能8字线圈的优化设计与实验

为了改善线圈磁聚焦性能,扩大线圈功能应用,改进8字线圈,通过混合优化算法优化线圈主要可变参数,得出不同尺寸的8字线圈.建立线圈仿真模型,优化仿真分析8字线圈的聚焦性与功能效果.制作与仿真模型一致的实验模型,使用长为1m、宽为1m、厚度为5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果.通过对比函数证明了理论仿真的有效...     

载频调制二相编码激励的超声成像信噪比提高研究

针对压电陶瓷换能器的频带特性,采用正弦波载频调制二相编码信号的激励方案,研究换能器对单位码元载有不同周期载频的二相巴克码激励信号的影响,分析回波的脉冲压缩处理结果,优化调制参数,探讨激励信号与换能器的最佳匹配方式.利用本文提出的最佳调制参数的编码激励信号,在多目标环境下对四根靶线的复杂回波进行脉冲压缩实验研究,结果表明...     

编码激励技术在医学超声内窥镜中的实现

为了提高医学超声内窥镜系统的探测深度和成像质量,将广泛应用于雷达系统的编码激励技术引入到超声成像系统中,采用编码脉冲信号激励超声换能器,以增加超声发射功率,提高回波信号信噪比.在分析编码激励原理和超声换能器暂态工作特性的基础上,设计并实现了超声信号的4 bit Barker编码脉冲发射.实验中,激发电路输出的编码激励信号与超声换能器的暂态工作特性吻合;玻璃杯壁的反射超声回波信号,具备编码特征,与Matlab仿真结果相同,且幅度较强.     

一种非高压条件下的对称脉冲磁场对撞试验研究

本文介绍了激磁波的产生机理，并利用麦克斯韦方程对偶极子磁场传播特性进行了理论分析；设计实现了一种基于对称线圈的脉冲磁场对撞试验装置，对比分析了线圈匝数、作用距离等因素对激励脉冲信号的影响。结果表明，试验条件下对称磁场激励信号幅值近似呈 1/R 规律传播衰减，且在穿透特性上与激磁脉冲波差异较为明显。本文对开展激磁脉冲波的试验研究具有一定借鉴意义。     

近炸引信终点弹道多普勒信号仿真平台

目前引信终点弹道回波信号仿真,一般使用各自开发的执行程序,这些方法不通用、计算有误差。为此,论文 建立了基于通用CAD 电磁散射模型和引信终点弹道回波模型的引信终点弹道多普勒信号仿真平台。平台基于CAD 软件 对目标进行建模,具有计算电磁散射特性和引信回波信号的功能,以及可视化输入功能。平台算法主要采用物理光学法、 物理绕射理论、等效边缘电磁流（EEC）法,同时考虑复杂目标的遮挡和局部照射问题。平台可以仿真各类引信、目标 和交会条件的多普勒回波信号。平台的算例结果与实测数据进行了对比,结果非常吻合。算例表明,软件平台可靠有效, 能为近炸引信设计提供依据和途径,具有较好的实用性、通用性。     

直升机旋翼雷达特征信号分析

针对动态飞行测量实验,分别从时域、频域以及时频域对实测直升机回波信号进行了分析.结果表明,在时频联合域可以更清楚地揭示直升机旋翼的调制特性.根据其时频特征信号,可以判断旋翼叶片数的奇偶,并且可以测定调制回波的闪烁周期,从而确定旋翼叶片的数目和转速,实验还验证了叶片倾斜角对其调制回波的影响.这些特征对于直升机雷达回波信号仿真以及检测和识别具有重要的价值.     

采用半解析蒙特卡洛技术模拟星载海洋激光雷达回波信号的软件

采用半解析蒙特卡洛方法,开发了一套星载海洋激光雷达回波信号的仿真系统。通过输入激光雷达系统参数和仿真的环境参数,该系统能够模拟具有不同光学特性的大气和海洋的激光雷达回波信号。同时该仿真系统设计了用户友好的软件界面方便用户对输入参数进行操作,并直观地看到输出结果。利用该系统进行了多种仿真,例如不同类型水体以及不同散射相函数的情况,并将仿真结果与理论的激光雷达信号做了对比,具有较高的一致性。该系统对星载海洋激光雷达探测机理的研究有一定的指导意义。     

瞬变电磁测井同轴多匝线圈误差校正模型

受井眼尺寸限制,井下瞬变电磁系统通常采用同轴多匝接收线圈来改善探测性能.但是,线圈匝数的增加在提高信号强度的同时,也引入了模型失配误差.针对该问题,本文在柱状多层非均匀结构基础上,分析了接收与发射线圈间距对感应电动势的影响,并提出了一种瞬变电磁测井同轴多匝线圈误差校正模型.最后,不同收发间距的仿真结果表明,该模型可以有效校正多匝线圈模型失配误差,提高瞬变电磁测井反演精度.     

电磁相关法流量测量传感器励磁线圈轴向长度设计研究

电磁相关法流量测量传感器以其独特的结构在两相流或多相流流量测量领域有着广泛的应用前景.通过建立该传感器励磁线圈在测量区域的磁场理论模型,并对不同轴向长度的励磁线圈的磁场进行数值仿真,运用磁场评价指标分析确定励磁线圈的轴向长度,为该传感器的励磁线圈轴向长度的设计提供参考依据并为之实现奠定基础.     

合成多频磁感应信号同步激励-检测方法研究

磁感应检测技术是一种非接触、无创的电阻抗检测技术,多频率同步检测可同时获得不同频率下被测对象的阻抗信息。该文首先研究了磁感应信号多频率同步激励与检测原理,基于Walsh函数合成了5频率激励信号。其次分析了合成多频率同步检测性能,设计了合成多频磁感应信号同步检测系统。最后,通过合成5频率激励信号与同步检测系统进行不同电导率NaCl溶液的检测实验,结果表明:合成5频率激励信号5个主谐波的测量结果都具有很好的线性度,为磁感应信号多频率同步检测提供了激励-检测方法。     

基于有限元法的激光声磁检测系统优化研究

针对激光超声和电磁超声两种非接触式检测方式在实验中操作复杂和灵敏度低,以及难以观察不同参数对相关物理场造成的影响等问题,文中将有限元法应用到激光声磁混合式检测当中,采用数值分析方法分析了脉冲激光与电磁超声换能器之间的匹配关系对检测灵敏度的影响,研究了激光声磁检测系统的优化设计依据。利用有限元软件建立了激光声磁检测系统的仿真模型,通过正交数值仿真分析了高斯激光脉冲激励超声的温度场和位移场特性,进而观测了电磁超声换能器参数变化对检测灵敏度的影响。结果表明:螺旋型线圈接收的电压信号能正确反应由入射激光在固体中发生热膨胀效应产生的超声位移场,当磁体的高宽比为 1.5 倍时,驱肤层处磁场强度分布最优,提离距离对换能效率的影响呈现负指数变化规律,评价了不同接收间距处电磁超声换能器的接收性能。     

热弹激光超声激励及缺陷检测的有限元分析

为了探讨热弹激光超声的激励机制及其在缺陷检测中的应用,采用有限元分析法对材料中的温度场及应力场进行了计算.阐述了脉冲激光辐照材料的理论基础,将脉冲激光加载于工件表面,同时考虑对流和辐射换热边界条件,分析了材料中的温度场;基于热固耦合,将温度场加载于应力场分析过程中,讨论了热弹机制下纵波声场和横波声场的指向性分布,并通过...     

基于激光热弹效应的碳纤维增强树脂复合材料缺陷检测机理研究北大核心CSCD

碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin polymer, CFRP)在周期载荷作用下产生的基体裂纹、纤维断裂等微损伤的累积会严重影响CFRP的力学性能,微损伤尺寸较小且位置分散,传统的无损检测方法难以准确识别。激光超声检测技术具有非接触、检测速度快、测量范围广等优点,特别是结合激光的远距离激励和大角度入射的优势,在大尺寸、曲面形式结构材料的损伤检测方面有巨大的潜力。本文基于激光热弹效应,在分析激光作用到CFRP后的温度、应力和位移场分布的基础上,对CFRP内部超声波的产生过程和传播特性进行了系统研究。并通过对CFRP中不同处存在缺陷时的超声波回波信号的分析比较,得到缺陷位置与回波信号特性之间的对应关系,从而实现从回波信号特征反演出CFRP中缺陷位置的关键信息。     

频率步进探地雷达的SAR成像处理方法

由于冲激脉冲探地雷达平均功率低,限制了其作用距离和探测深度,多用于近地表和浅低层探测。为了提高系统的作用距离和探测深度,常采用频率步进探地雷达。利用频率步进信号的大带宽和高平均功率的特点,不但可以提高作用距离和探测深度,而且成像分辨率可以大为改善。由于介质与空气的介电特性不一致,电磁波的传播路径和传播速度会发生相应的改变,常用的回波模型和合成孔径成像方法不再使用。本文推导出了频率步进探地雷达的回波信号模型,并结合SAR成像理论,针对地下目标探测的特点,提出了分层聚焦的SAR成像处理方法,取得了良好的效果。     

基于激光超声方法的钢轨缺陷检测

针对钢轨探伤可靠性试验及缺陷信号采集处理要求,建立了一套基于激光超声技术的无损检测系统。该系统主要包括高能量脉冲激光器、电磁超声换能器、嵌入式信号采集处理系统以及带有人工缺陷裂缝的P60钢轨试件。在分析利用瑞利波探伤机理的基础上,重点研究了激励线圈阻抗匹配方法,介绍了嵌入式信号采集处理系统工作原理及其信号处理过程。最后利用搭建的激光超声检测系统,实现钢轨表面深度不少于0.5 mm缺陷的定位,并给出了接收信号幅度与提离距离以及缺陷尺寸的关系。     

Effect of surface boundary on neuronal magnetic stimulation

The effect of the surface boundary between free space and a conducting medium on the excitation properties of neurons by magnetic fields are analyzed. The electric field and the spatial derivative of the induced field generated by a coil mounted both parallel and perpendicular to the surface of a semi-infinite conducting medium were calculated using the method of images. An imaginary axon is located in the same relative position from the coil in both configurations and the excitation properties are compared. The calculations are expressed in terms of the activating function for the electrical stimulation of axons. The calculations indicate that the activating function for magnetic stimulation is biphasic as opposed to triphasic for electrical stimulation. The large spatial extent of the magnetically induced electric field compared to the electric field generated by point source electrode suggests a different mode of excitation for neuronal structures in the CNS. The field distribution have been verified experimentally and are important for the understanding of the mechanisms of magnetic stimulation of neural tissue.