【摘 要】
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Sm掺杂Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-0.30PbTiO3(PMN-0.30PT)陶瓷具有与PMN-0.30PT单晶相当的超高压电响应(d33约为1300 pC/N),但比压电单晶具有更高的一致性和更低的成本.该文针对高频超声无损检测的工业化应用,基于Sm掺杂PMN-0.30PT陶瓷设计并制作了中心频率大于30.5 MHz的高频超声换能器,利用超声脉冲回波法进行了换能器的性能表征,并测试了其声场.针对小型塑料零部件的微结构,利用所制备的高频超声换能器进行了超声成像.结果表明,基于Sm掺杂PMN-0.
【机 构】
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上海理工大学 医疗器械与食品学院,上海 200093;青岛大学 物理学院,海洋观测与宽带通信产学研联合中心,山东 青岛266071;河北奥索电子科技有限公司,河北 邢台 054000;香港理工大学 电
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Sm掺杂Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-0.30PbTiO3(PMN-0.30PT)陶瓷具有与PMN-0.30PT单晶相当的超高压电响应(d33约为1300 pC/N),但比压电单晶具有更高的一致性和更低的成本.该文针对高频超声无损检测的工业化应用,基于Sm掺杂PMN-0.30PT陶瓷设计并制作了中心频率大于30.5 MHz的高频超声换能器,利用超声脉冲回波法进行了换能器的性能表征,并测试了其声场.针对小型塑料零部件的微结构,利用所制备的高频超声换能器进行了超声成像.结果表明,基于Sm掺杂PMN-0.30PT陶瓷的高频超声换能器具有优异的成像性能,适合于高频超声无损检测成像的工业化制备.
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提出了一种双频任意功分比输出的环形电桥设计.通过奇偶模分析法得到该任意功分比输出的双频环形电桥设计近似公式,利用高阻抗微带线代替双频分支微带线获得双频效能,并在环形电桥的分支线上设计倒相器,使该环形电桥结构紧凑.为进一步验证该设计方法的可行性,设计了工作频率在1/6 GHz的双频环形电桥,输出功分比为1:100,仿真和实验结果相符.
该文理论分析了影响光纤声光调制器消光比的主要因素.通过采用双器件级联和电路延时可调方案,得到了光脉冲上升时间和下降时间100 dB,脉冲利用率>97％的高效超高消光比光纤声光调制器(FAOM)模块.采用该模块在激光测风雷达系统中实现了4800 m的风速风向测量.结果表明,该文采用的设计方法在提高FAOM消光比的同时能够有效控制脉冲利用率,对于基于激光相干探测的测量系统性能提高有一定的促进作用.
该文研究了一种扇形结构的声表面波设计技术并分析了其工作原理及加权方式,为某电台接收机设计并制作了一款中心频率为374 MHz、-3 dB带宽大于17 MHz、插入损耗小于9.5 dB、通带波纹小于1 dB、带外抑制大于40 dB(10～352 MHz)的器件.将该器件封装在表贴SMD3838小型外壳中,其满足性能指标.结果表明,该器件首次突破了扇形结构中频声表面波滤波器在表贴SMD3838封装的研制,表明扇形结构声表面波滤波器产品实现小型化的可行性.
针对光纤光栅应变计无法同时准确测量结构表面多个方向应变的问题,该文设计了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)的三向应变计.三向应变计采用圆环状基底结构,并在基底上封装了3根互成角度的FBG,适用于结构表面3个方向应变的同步测量.对封装后的应变计进行性能测试,并进行了同电阻应变片的对比实验.结果表明,应变计具有良好的线性,最大迟滞误差为6.1％,应变灵敏度在0°和90°方向分别提高约2.3倍和1.4倍.随着载荷的增加,应变计的测量误差逐渐减小,载荷大于1.5 kg后测量误差控制在±5％.
该文采用磁控溅射法在蓝宝石基片上制备出高择优取向的极薄氮化铝(AlN)压电薄膜.使用原子力显微镜(AFM)和X线衍射仪(XRD)分析了AlN压电薄膜的表面形貌和取向,并用膜厚测试仪和应力测试仪检测了AlN压电薄膜的膜厚和应力.试验结果表明,制备的AlN压电薄膜择优取向(002)良好,摇摆曲线半高宽达到3.21°,均方根粗糙度为1.56 nm,应力为-6.22 MPa.利用该文研究的AlN压电薄膜制作工艺研制的高频声体波延迟线工作频率达到24 GHz,插入损耗为50.7 dB,优于美国Teledyne公司的
该文采用固相法制备了BaSm0.2Ti(4+x)O(9.3+2x)(x=0～0.6为摩尔分数)陶瓷,研究了不同x值对陶瓷相组成、显微结构和微波介电性能的影响.结果表明,在0≤x≤0.6时,随着x的增大,介电常数εr变化较小,品质因数与频率之积(Q×f)和频率温度系数τf均随x的增大而减小.当x=0.5时,可获得介电性能优异的BaSm0.2 Ti(4+x)O(9.3+2x)陶瓷:εr=46.9,Q×f≈18237 GHz,τf≈2.2×10-6/℃.
该文采用传统固态反应法制备了Ca1-x(Li0.5Ce0.4Pr0.1)xBi2Ta2O9(x为摩尔分数)陶瓷,研究了(Li0.5 Ce0.4 Pr0.1)2+复合离子不同掺杂浓度对陶瓷结构和电学性质的影响.结果表明,在选定浓度范围内,(Li0.5 Ce0.4 Pr0.1)2+复合离子改善了CaBi2Ta2O9基陶瓷的压电活性与高温下的直流电阻等特性.当x=0.08时,陶瓷具有最佳综合性能,即压电常数d33=10.3 pC/N,居里温度TC=928℃,直流电阻率ρ=1.12×106Ω·cm(650℃),介
针对公共安全领域对甲基膦酸二甲酯(DMMP)等神经性毒剂模拟剂的高灵敏度检测的需求,该文提出了一种基于纳米修饰导电高分子电化学阻抗型气体传感方法,通过开展改性修饰导电高分子聚合物材料和平面叉指微电极研究,制备了电化学阻抗型气体传感器,并设计了传感器阵列化结构和报警器总体架构;研制出电化学阻抗型气体报警器,并开展了性能测试.实验结果表明,该电化学阻抗型气体报警器可对质量浓度低至1μg/L的DMMP进行有效检测,响应时间低至52 s.
针对预应力混凝土结构中孔道压浆不密实的问题,利用有限元ABAQUS软件建立了预应力混凝土有限元数值模型,采用压电波动法进行主动传感监测.其中,在该数值模型的波纹管纵向3个横截面底部各粘贴1个压电陶瓷片,作为发射信号的驱动器;在同一横截面的不同高度和顶部分别粘贴压电陶瓷传感器,形成“一发七收”和“区域交叉”的横、纵向监测方式.数值模拟了不同压浆情况下的应力波传播规律,并对传感器接收的响应信号进行时域分析.结果表明,当压浆水平抵达某传感器位置时,由于波纹管底部驱动器发出的应力波可通过灌浆料传播至传感器处,使得
针对当前蜂窝夹芯结构超声无损检测效率低及耦合剂污染等问题,该文提出了使用空气耦合超声透射法进行检测并成像.首先利用COMSOL建立了二维蜂窝夹芯结构空气耦合超声检测模型,通过置入不同大小空气层以模拟实际脱粘缺陷.仿真结果表明,与无缺陷相比,脱粘后超声信号幅值变小,且缺陷越大,超声信号幅值越小.其次制定空气耦合超声透射实验方案,使用频率为200 kHz空气耦合超声换能器对不同脱粘面积进行实验研究,实验结果与仿真结果趋势相同,验证了该方法的有效性.最后搭建了空气耦合超声C扫描系统,对不同大小脱粘缺陷进行超声C