电容式微机械超声换能器的发射性能研究

电容式微机械超声换能器相较于传统的压电式超声换能器具有宽频带、高密度阵元集成制造、微型化等优势,在医学成像、无损检测,水下成像等应用中具有广泛的应用前景.本文利用硅微加工技术制备了一种微型电容式超声换能器,并对换能器发射性能进行测试并对结果进行分析.测试结果表明:该换能器具备发射超声波的能力,其发射的超声波在硅油液体中...     

超声换能器的频率选择

介绍了超声波在矿浆中的衰减原理,并从理论上叙述了超声波的波长与矿浆粒径的关系,指出从已知矿浆的粒度分布状态可以选择超声波的频率,在选矿自动化中能应用超声波的衰减原理来测量矿浆的粒度和浓度。由此设计的超声换能器,其输出信号的幅度达8－10V。     

基于DSP的超声编码激励发射研究

以GOLAY码互补序列为例,研究了超声编码激励的原理和优点。采用TI的TMS320F2812 DSP芯片,把预先编制好的GOLAY码脉冲序列存储在DSP芯片的FLASH中,通过DSP的McBSP多通道缓冲串口把编码脉冲发送给电压放大器,驱动MOS管信号放大后直接加载在超声探头上,回波信号增益采集;最后,对采集到的数据进行脉冲压缩及求和。     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

创造性地将水下超声成像技术与相控阵发射技术相结合,利用FPGA丰富的I/O引脚接口与内部逻辑资源,设计了一种超声相控阵发射系统,分析了超声波换能器激励信号的D/A转换和放大调理电路,结合超声换能器对该系统进行了实验验证,实验表明该系统可以实现超声信号的相控阵发射,电路性能稳定,易于集成,为水下超声成像系统的小型化提供了一种可能,具有较强的参考价值.     

采用复合磁电换能器的振动能量采集器研究

采用Teffenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器,设计了一种新型振动能量采集器.采集器由悬臂梁、磁电换能器和永磁体三部分组成,环境振动引起换能器与永磁体相对运动,使得作用到换能器的磁场变化,变化的磁场引起Tedenol-D产生应变,应变传递到PZT得到电输出.采用等效磁荷理论分析了影响换能器与永磁体相对运动的磁场力;并用林滋泰德-庞加莱法分析了永磁体的非线性运动情况.实验结果表明,在振动激励频率为33 Hz,加速度为0.5 gn时,输出电压峰峰值45.1 V,输出功率112.1μW.     

基于收发一体聚焦超声换能器的浅表组织损伤实时监测研究

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中,尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。以聚焦超声换能器为基础,构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波,提取焦域范围内的回波信号包络,进而得到包络信号的积分值,用该积分数值大小来表征超声脉冲回波信号的强弱。计算出回波信号的相对变化值,从而分析出回波信号的相对变化与组织损伤的关系。离体牛肝实验结果表明：在相同辐照模式下,随着辐照回合数增加,回波信号相对变化值随之增大,组织损伤面积也随之增大。根据换能器接收的回波信号变化可以判断离体组织亚毫米级损伤的形成,且回波信号的强弱与离体组织损伤大小吻合度良好。这为聚焦超声治疗浅表组织疾病提供了一种具有一定应用前景的损伤监测方案和手段。     

基于横向场激励的高频压电超声换能器

介绍了一种基于横向场激励模式的高频压电超声换能器及其设计、分析和制作过程。采用扩展的Christoffel-Bech-mann方法对LiNbO3、LiTaO3和PMN-33PT三种不同压电材料的a模式横向场压电耦合系数进行了计算,发现这三种材料中LiNbO3具有最大的LFE a模式压电耦合系数,为28%。采用具有最大压电耦合系数的X切LiNbO3设计并制作了基于横向场激励的高频超声换能器,并采用传统的Pulse-Echo方法测试了该超声换能器的中心频率和带宽。实验测得该LFE高频超声换能器的中心频率为34MHz,-6dB带宽为14.4%。从理论和实验上证明了横向场激励模式可以应用于高频超声换能器。     

基于压电式微机械超声换能器阵列的无线能量传输设计

利用氮化铝薄膜压电微机械换能器(PMUT)的生物兼容和CMOS电路兼容特性,提出了一种基于上述换能器阵列的声学无线能量传输方法。为了得到最佳的输出性能,对PMUT的结构进行了优化设计,采用派瑞林封装保护PMUT的空腔和表面结构,分析了PMUT在不同介质中的电学和频率性能,采用高密度并联阵列降低器件阻抗、提高了总输出电流,对PMUT及其应用电路进行了设计与仿真。PMUT在压电薄膜层与钼底电极厚度比在2∶3至1∶2,顶电极与空腔半径比为0.7时获得最大输出性能,当空腔半径控制在35μm至43μm时,PMUT在水中的谐振频率约为2 MHz。本研究为设计高灵敏度、小型化、无毒无铅的无线能量传输系统提供了一种高集成度、高生物兼容的解决方案。     

高频、高温超声换能器

100％(002)取向的AlN压电膜经过化学气相沉积(CVD)工艺被淀积在石英、蓝宝石和LMN陶瓷上。在1020-1040K的温度区间其生长率达到>20nms~(-1)。这些膜具有已知的任何压电材料最高的数值(125)和绝缘强度(>2×10~7Vcm~(-1))。其相对介电常数约为8.6,厚向(机电)耦合系数K_t值为20％。这种膜在≤1430K温度显示出超声响应。30MHz纵波换能器产生在石英延迟棒上的信号强度和在ZnO器件上产生的信号强度相差不大。未被冷却的、高温超声器件是使用取向的AlN膜研制的。     

几种超声位移检测用电容换能器的设计

介绍了3种用于检测超声波与声振动位移信号的电容换能器,可较灵敏地测试宽声带发射瞬态信号,具有简易的结构,尤其适合在实验室条件下对试样作测试。     

利用发送和接收时隙分配策略改善无线传感器网络MAC协议能效

摘　要 针对无线传感器网络中存在数据冲突和串音而影响MAC协议能量效率的问题,提出了基于接收和基于发送的TDMA-MAC协议时隙分配策略。通过考虑各种无线收发器模式(即发送、接收、休眠和空闲)花费的不同时间段来计算WSN能耗,假设聚类中WN数据包时间间隔为指数分布,采用两级TDMA方法实现对多步聚类的评估。利用OPNET Modeler软件执行仿真实验验证了本文模型的有效性,仿真结果表明,基于接收的SAS的能效是基于发送的SAS的5倍,相比基于分簇的TDMA/CDMA混合HCT-MAC协议,本文协议可节省4.3%的能量,减少了0.35ms的端到端延迟,相比倍增超周期多信道MAC协议,可节省10.8%的能量,减少了1ms的端到端延迟。     

An experimental research on single discharge machining of insulating ceramics efficiently with high energy capacitor

Insulating ceramics are applied to modern manufacturing industries for their improved material properties.But they are the difficult-to-machine materials because of their high rigidity,high brittleness and non-electrical conductivity.A new method which employs a high energy capacitor for electric discharge machining of insulating ceramics efficiently is presented in this paper,and the single discharge experiments have been carried out.The process uses the high voltage,large capacitor and high discharge ener...     

带碰撞避免机制的多址接入协议能量效率研究

研究了在自组织网络环境下CSMA/CA协议的能量消耗性能,并与传统的CSMA协议能耗性能进行比较.阐述了自组织网络中的隐藏终端和暴露终端问题,并分析CSMA/CA协议相对传统CSMA协议对该问题进行的改进.仿真结果表明,相对非坚持CSMA协议,CSMA/CA协议能够获得的能量效率更高,并且对网络负载的敏感性更低,在网络负载较高时也具有较高的能量效率.     

水声传感器网络MAC协议的能效分析与仿真

为了研究水下传感器网络多址接入(MAC)协议的能量损耗,在集中式拓扑结构下,对ALOHA和MACAW两种协议的能量效率进行了理论分析,并通过Matlab进行了仿真。结果表明:通过改进的MA-CAW协议在网络节点数较多,数据到达率较高,数据包较大的网络中比ALOHA协议具有更高的能量效率。     

用于高性能计算的作业调度能效性研究综述

由于科学研究与商业应用等对高性能计算的需求与日俱增,高性能计算的性能和系统规模得到迅速发展。但是,急剧增长的功耗严重限制了高性能计算系统的设计和使用,使得低功耗技术成为高性能计算领域的关键技术。作为整个系统的核心组件,作业调度系统立足有限的系统资源,对用户提交的应用进行作业-资源分配,其能效性对于整个高性能计算系统的能耗控制与调节起到至关重要的作用。首先介绍主要的能量效率技术和常用的作业调度策略,然后对当前高性能计算作业调度能效性进行分析,并讨论了其面临的挑战及未来发展方向。     

水资源质量分析评价系统构建与效益浅析

水资源质量分析评价系统以大幅度提升日常工作效率为出发点,以原始监测数据分析为基础,动态生成多种分析报表、统计报表,同时增加关注信息展示,大量减轻日常统计工作,基本实现水质分析统计业务的自动化。系统具有良好的扩展性,有较长的生命周期。     

欧姆龙产品在自动扶梯上的整体解决方案

本文介绍了欧姆龙产品在自动扶梯上的整体解决方案。应用欧姆龙公司的安全系列产品和系统产品,能有效解决目前自动扶梯普遍存在的安全和节能这两大课题。     

仿生扑翼飞行机器人研究中若干问题的思考

在成功研制仿生扑翼飞行机器人样机的基础上，提出仿生扑翼飞行机器人研究中值得思考的若干问题。有关低雷诺数问题,提出以动量定理为基础分析昆虫翅膀产生高飞行升力方法具有合理性的观点；有关非定常微分方程问题，提出非定常微分方程并非解决一切问题之关键的观点；有关翅变形问题，提出采用柔性翅的模型翅膀进行研究的观点。     

基于OCS和CITECH抽油机效率测试系统的设计与实现

为了分析抽油机系统运行中各环节的能量损失,实现抽油机与电动机、配电箱等设施的优化配置,设计了1种基于OCS控制器和Vijeo Citech监控软件的抽油机效率测试系统。该系统实现了抽油机运行过程数据的实时监控,计算抽油机在1个生产周期内各个环节的运行效率,同时完成了历史数据显示、系统报警、数据存储、报表制作等功能。现场实施运行证明系统操作方便,具有优良的人机界面及较高的可靠性。     

SCILAB在考试的能力结构和维度研究中的应用

考试的能力结构和维度是考试效度的重要依据,本文引入多元统计理论中的因子分析法分析考试的能力结构和维度,并利用科学计算软件SCILAB编写分析算法,结合实际进行分析计算后,得到了与实际情况比较吻合的结果。