摘要：分析了电磁耦合谐振式无接触电能传输系统的工作原理,通过引入漏感变量,建立了T型等效二端口电路模型,并根据二端口传输方程得出电能传输的动态特性。通过耦合系数与品质因数的引入,讨论了不同物理参数对系统性能的影响,并得出了负载的最佳工作条件。根据理论推导,设计了大功率高频功率放大器,并根据约束条件对振荡器参数进行优化。实验结果表明,该系统可以对间距在2.5 m范围内的负载提供能量。该文建模方法可以为电磁耦合谐振式能量传输实际系统的设计提供有效途径。

摘要：对金属结构中疲劳裂纹的检测是结构寿命预测和失效分析的关键,线性超声或其他无损检测方法难以有效识别疲劳裂纹。以非线性波动理论为基础,根据电磁超声换能器的激发特点和兰姆波(Lamb波)的波结构特点,设计双线圈Lamb波混频电磁超声换能器,建立混频电磁超声换能器有限元仿真模型,研究混频位置和非线性系数之间的关系,分析了不同裂纹深度对超声调制效应的影响。最后,进行疲劳裂纹的电磁超声混频非线性实验,通过铝板中两个声场是否发生非线性调制来判断铝板是否有疲劳裂纹;根据疲劳裂纹板中不同位置处的非线性系数大小,对疲劳裂纹进行定位;研究非线性系数随不同裂纹长度的变化情况,依据非线性系数的变化可以有效监测裂纹的扩展。研究结果证明了所设计的Lamb波混频电磁超声换能器检测疲劳裂纹的可行性、有效性。

摘要：如何对电磁线圈进行合理的设计及优化是无线电能传输系统设计时需要解决的关键问题之一。本文提出了无线电能传输系统的直接场路耦合算法模型,并通过参数求解的方法计算了不同半径的单匝线圈空间磁场及电路参数的整体变化趋势,从而得出与线圈设计相关的指导原则。然后根据大功率电磁耦合谐振式无线电能传输系统的特点设计了三种不同结构发射线圈,计算了电气特性并通过实验进行验证。实验结果表明,五组并绕盘型线圈与其他结构线圈相比具有更低的电感量与更高的谐振频率,并且实际工况下中心轴向磁场强度与沿轴向磁场较大,适合作为发射线圈形式。通过采用本文分析方法可有效避免设计和试验的盲目性。

摘要：电磁耦合谐振式无接触电能传输系统的发射侧与接收侧同时工作于谐振状态,补偿电容的引入导致系统在不同工况下可能存在多个谐振点。控制策略选取不当,会导致负载接收功率减少、系统性能大幅下降。首先通过耦合模理论建立电磁耦合谐振系统的高阶数学模型,在此基础上深入分析模式耦合因数及品质因数对系统谐振角频率的影响,并得出不同工况下谐振角频率的变化规律。最后根据理论分析设计了盘式振荡器耦合系统进行实验。测量结果表明,实际频率分裂特性与理论推导的函数关系基本吻合,因此可为谐振式电能传输系统的设计提供参考。

摘要：为改善磁流体动力学角速度传感器输出信噪比,提高传感器的测量分辨力,提出了一种基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器。采用交变磁场作为载波信号对输入传感器的角速度信号进行调幅,设计了磁路、μV级微弱信号预处理电路和数字相敏检波系统。仿真与实验结果表明设计的磁路能够产生幅值恒定的交变磁场,磁感应强度有效值和均匀性满足传感原理需求,电路仿真结果表明预处理电路可有效规避低频噪声干扰,数字解调系统提取信号后,信号频率误差小于0.6%,幅值误差小于0.15%。

摘要：针对感应耦合结构近距离、弱偏移,以及谐振耦合式结构易受干扰的问题,提出紧—强耦合协同工作机构。通过建立动态无线充电系统的数学模型,研究其传输特性随品质因数和耦合系数的变化规律。基于有限元仿真,分析了系统的动态传输特性。为提高系统的抗偏移性、降低电磁辐射,在接收线圈装设铁氧体屏蔽结构。通过搭建实验平台对仿真过程进行实验验证,证明了所设计耦合机构的可行性。结果表明所设计的耦合机构具有较高的动态传输性能,并且在85kHz下获得了93.9%的传输效率。

摘要：用于小尺寸薄板试件超声检测时,兰姆波的频散和多模态特性、电磁超声换能器(EMAT)的多方向发射特性以及板材的端面反射影响等将导致采集的超声回波信号十分复杂,不利于进一步分析信号。该文在传统EMAT的基础上,依据波的叠加原理,提出一种利用四个曲折线圈激发单向单模态兰姆波的电磁超声兰姆波激励方法,通过改变线圈线间距、激励电流方向和延迟时间等来选择性地控制兰姆波的激发方向和模态,减少缺陷检测中的干扰波,并将其应用于小尺寸板材的缺陷检测。通过与传统单线圈EMAT进行仿真和实验对比,验证了该新型EMAT在10 cm长的薄铝板缺陷检测中的可行性,缺陷回波信号清晰可辨,大大降低了后续的信号处理难度。

摘要：提出了一种在第三类边界条件下,根据LED灯瞬态温度场的变化规律,通过对其表面温度的实际数值测定来推算LED灯表面对流换热系数的快速测定方法。基于对流热平衡理论,设计了一种可以在较高表面换热强度条件下进行测试的装置,通过实验测定LED灯上下表面的温度,结合曲线拟合对实测数据进行数理分析,得到较宽范围内的表面对流换热系数。实验结果表明:该测试方法简单、实用,测试时间较短(实验准备与数据测定大约需要30 min),测试精度较高(数据拟合误差不高于0.2%),可靠性强,可以用于工程热设计等多种相关发热体表面对流换热系数的测定。

摘要：常规电磁超声换能器(EMAT)激发和接收的超声信号幅值较小、信噪比较低,为此设计一种新型无静态偏置磁场的高能超声激励系统,其核心为高能脉冲激励电源。新型高能脉冲激励电源采用LC振荡电路对激励线圈施加瞬态高电压,其在激励线圈内产生上千安电流,远大于常规EMAT激励线圈中电流,可以大大提高超声波信号的强度并有效地减小换能器体积。该文通过研究高能脉冲激发超声波的机理,得到高能脉冲电磁超声换能器在换能过程中磁场、力场、声场的变化规律,设计以激励A0为主模态的Lamb波的高能脉冲电源,并进行高能脉冲激励下的电磁超声实验。实验结果表明,在提离距离小于2mm时,以A0为主模态的Lamb波具有高信噪比,且能对缺陷精确定位,在检测微裂纹缺陷上更具有优势。

摘要：针对低应力条件下超声检测方法空间分辨率与检测精度相互制约的问题,提出了基于电磁加载的超声应力检测方案。通过对金属板进行电磁加载,将电磁应力与板内应力相叠加,间接增强声弹性效应,在保证应力测量精度的前提下缩短超声测量声程,使得应力检测的空间分辨率得以提高。设计了用于金属板材的电磁加载装置及配套的脉冲激励电源,基于有限元仿真分析了电磁加载系统对铝板的应力加载效果。搭建了铝板电磁加载实验平台,通过对比传统方法与电磁加载下超声应力检测的结果,验证了方案的可行性。