摘要：磁致伸缩换能器换能效率不高是锚杆无损检测准确度较低的重要原因,确定合适的线圈结构参数对提高换能效率至关重要。基于comsol多物理场有限元仿真模拟软件建立锚杆无损检测模型,首先,确定不同线圈匝数和不同提离距离对换能效率的影响规律;其次,将天牛须算法和粒子群遗传算法应用于线圈参数的本体优化问题,提出以提高换能器换能效率为优化目标、以线圈匝数和线圈提离距离为自变量的单目标优化设计模型,筛选出最优的线圈结构参数;最后,搭建锚杆无损检测实验平台,将自变量取值范围内的数值分别进行实验验证。研究结果表明:增加线圈的匝数、缩短线圈提离距离可以提高磁致伸缩换能器的换能效率;天牛须算法和粒子群遗传算法优化参数相同且符合仿真得到的影响规律,相比于粒子群遗传算法,天牛须算法原理简单、参数少、运算量少,在处理低维优化问题时具有更大的优越性;实验得到的线圈参数取值与算法优化结果一样,验证了天牛须算法用于锚杆换能器参数优化可靠且快速。

摘要：金属加热温度的范围直接影响铸造成型的质量,感应加热电源的输出功率过低将导致加热金属温度达不到熔点,而过高的温度会导致金属过烧使其力学性能恶化;工件加热效果取决于感应加热电源的配置和感应器的工艺设计,传统设计多以理论经验公式来计算电源的功率、频率和感应器匝数范围,因工件工艺材质存在差异,实验效果与理论计算结果存在较大偏差,从而需要大量实验去调整感应器规格和电源配置。通过将理论计算与comsol软件仿真相结合的方式,利用电磁-温度物理场耦合模拟实验,从而确定最优电源的参数配置,完成感应器设计,现场运行情况符合仿真结果,避免了大量实验优化,有效缩短了设计周期,保证铸造质量。

摘要：在粘胶基碳纤维的脱胶回收过程中需要将碳纤维进行烘干加热并碾磨成粉,整个工作环境中会存在碳纤维粉尘,遇到明火容易产生爆炸,因此提出使用中频感应加热技术取代传统的明火加热对碳纤维进行烘干加热。首先计算310S不锈钢材质筒体容器加热时所需功率及电流等各项参数;根据计算所得数据选择使用comsol Multiphysics有限元软件对筒体容器进行加热仿真,验证将中频感应加热技术应用到粘胶基碳纤维脱胶加热工艺中的可行性与计算结果准确性;然后对电源内部谐振电容与变压器等元器件进行匹配;电源装配完成后结合实际应用进行验证。实验结果证明,中频感应加热技术可以满足对粘胶基碳纤维的烘干加热,且相较于传统加热方式,中频感应加热技术在碳纤维加热工艺中更加安全高效。

摘要：冰雪附着对寒冷地区光伏组件的发电效率影响极大,可使光伏电站发电量大幅降低。为此提出了一种基于叉指电容传感器的光伏组件覆冰雪在线监测方法,可对荒野光伏组件冰雪进行连续监测。首先对叉指电容传感器测量原理进行了分析,论证了覆冰雪监测的可行性;随后建立了叉指电容传感器有限元仿真模型,研究了电极覆盖率、叉指宽度、叉指对数、叉指长度对传感器输出特性的影响,并基于信号强度,灵敏度和穿透深度对覆冰雪叉指电容传感器进行了参数优化;最后搭建光伏组件覆冰雪实验平台,通过实验与仿真对比,验证了所设计覆冰雪监测传感器的可行性。仿真及实验结果表明,设计的传感器能够在一定范围内监测覆冰雪厚度。该技术为偏远地区光伏组件覆冰雪覆盖远程感知提供了新思路,有助于光伏组件发电效率短期预测。

摘要：MOEMS加速度计是加速度传感器未来的发展趋势之一,光学位移检测手段是决定测量精度的核心因素,与之配套的谐振子设计、匹配关系是充分发挥其性能的关键要素。自溯源光栅干涉仪是一种超精密位移测量方法,具有测量直接溯源、精度高、小型化等优势,非常契合MOEMS加速度计的位移测量需求。结合自溯源光栅干涉仪特性,计算、设计并仿真了自溯源型MOEMS加速度计谐振子。基于谐振子力学理论模型,计算了谐振子刚度和固有频率,采用comsol软件仿真了谐振子谐振模态、不同轴向的灵敏度与应力分布,设计了位移灵敏度高达10.01μm/g,同时具有超低横向串扰的谐振子,对直接溯源型高精度加速度测量方案的技术研发与性能优化具有重要意义。

摘要：海洋中的有机沉淀物热解反应后的CO_(2)浓度可以反映出该地区的能源分布和生态质量,所以为提高海底沉积物热解酸化实验的效率,设计了一种电压串联型,并具有移相PWM和PFM混和调功的超音频感应加热电源。利用comsol软件,采用磁-热耦合的仿真分析方法,对中国边缘海沉积物(ME3观测站点)加热的过程进行有限元仿真,确定了感应加热电源冷启动时电磁负载侧的热能传递过程和被加热材料的升温趋势,做出样机采集数据,绘制出待加热物质反应后的时间—温度曲线和温度—浓度曲线。实验结果证明:相较于SUNSET品牌的加热环节,加热速度至少提高50%。

摘要：为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:由该模型得到的理论计算结果和软件仿真结果,经对比其误差在4%之内,能很好满足设计要求,并验证了简单质量-弹簧模型的可行性;在标准大气压和外加塌陷电压作用下,薄板挠度约为空腔高度减去薄板挠度(只在大气作用下的薄板挠度)时的1/3;设计的一阶谐振频率为530 kHz的低频传感器可用于空耦超声检测。