基于先验知识的弓网接触电阻预测模型精度提升方法

高速列车的运行实践表明,随着运行速度提高,受电弓与接触导线分离的可能性越大,越容易产生弓网电弧。导致电弧产生的因素很多,但最终都归结到滑板与接触网的接触电阻上。首先利用滑动电接触实验机,研究了波动载荷、滑动速度和接触电流对接触电阻的影响,并进一步结合表面形貌特征,分析了磨损机制、电弧放电与接触电阻演变规律之间的关系。其次为了预测不同工况下的接触电阻,建立了径向基(RBF)神经网络回归模型,通过在模型训练中融入先验知识和采用改进的食肉植物优化算法(ICPA)优化RBF神经网络超参数,提升弓网接触电阻预测模型的精度。有、无先验知识的ICPA-RBF模型预测性能对比仿真结果表明,两类先验知识分别有助于提高模型的收敛速度和预测精度。最后采用假设检验验证了模型的有效性。

考虑动态接触电阻的电磁能推进装置运动和温度特性研究

在电磁能推进装置工作过程中,电枢与轨道间的接触电阻动态变化对系统性能有着重要影响。针对现有研究多依赖于Holm接触电阻理论并以电枢静止状态为基础的局限性,采用有限元和控制变量法研究实际推进情况下枢轨动态接触电阻对电磁能推进装置运动和温度特性的影响。首先,通过实验获取膛口电压、电流、电枢速度和位移等关键参数。其次,利用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, ICEEMDAN)-小波阈值组合算法对所获得信号进行降噪处理,计算实际工况下的动态变化接触电阻。分别建立考虑枢轨动态接触电阻与不考虑接触电阻情况下的电磁热力耦合有限元模型,通过对比计算结果得到动态接触电阻对电枢运动和温度特性的影响。最后与实验结果进行对比,发现动态接触电阻是影响推进装置性能的重要因素,随着电枢位移的增加,接触电阻对运动特性的影响逐渐增加。另外,动态接触电阻的存在还会使电枢表面的温度迅速升高,电枢尾翼容易发生烧蚀,进而影响电枢的加速性能。该研究为进一步分析极端条件下动态接触电阻对电磁能推进装置的性能影响提供理论支持。

碳化硅压力传感器欧姆接触电阻率的测量方法

鉴于碳化硅离子扩散系数低、杂质离化能高,难以形成可靠的欧姆接触,为了解决碳化硅压力传感器芯片的高温欧姆接触可靠性问题,对其电阻率测量问题进行探讨。通过对T-LTM测试原理的介绍与分析,结合芯片生产工艺流程,制备Ni/Au电极与N型碳化硅的T-LTM测试图形,在氮气氛围下进行了700℃和1000℃的合金实验。最终实验结果显示合金温度对I-V线性关系的显著影响,结合T-LTM测试分析,测定接触电阻率值,验证是否形成良好的欧姆接触。该研究为碳化硅压阻式高温压力传感器的开发提供了技术参考。

击穿法降低3D电子封装侧壁布线接触电阻的研究

由于工艺原因,以侧壁布线为互连方式的3D封装结构,其侧壁再布线端头表面不可避免地会产生一层铜氧化膜,导致互连界面接触电阻升高。采用击穿法处理不同前处理条件下的样品,通过X射线能谱、选区电子衍射、高分辨透射显微镜对样品击穿后的互连界面进行了表征。结果表明:对于在不同烘烤环境、烘烤时长和清洁工艺下制备的样品,击穿法均可实现95%以上的降阻效果,并将接触电阻均降至1Ω以下。其中采用真空烘烤10 h并进行等离子处理制备的样品,在经过击穿处理后,样品的接触电阻达到最低,为0.26Ω。击穿法通过在铜氧化膜处施加电场,使铜离子沿电场方向迁移,随后还原为多晶的Cu和Cu_(2)O,形成低电阻的导电通路,从而降低互连界面的接触电阻。说明击穿法适用于降低侧壁互连工艺中互连界面的接触电阻。

基于接触电阻的GFET高频等效噪声表征与建模

本文提出了一种石墨烯场效应晶体管(Graphene Field Effect Transistors,GFET)的小信号等效电路模型,该模型考虑了金属-石墨烯界面的内部物理传输现象,即漏极与源极的接触电阻.提出了一种将接触电阻从等效电路中本征和寄生部分分离的方法,接触电阻有效且准确的分离能够模拟其对该器件截止频率fT和最大振荡频率fmax的影响.基于所建立的小信号等效电路,提出了GFET的高频等效噪声电路模型.噪声模型包括散粒噪声、热通道噪声和热噪声,基于这些噪声模型,在500 MHz~30 GHz的频率范围内通过噪声去嵌提取出本征噪声相关矩阵,利用其中的最小噪声系数(NFmin)得到接触电阻以及不同噪声源对高频噪声的影响.最终通过模拟数据与实测数据的验证分析,所提模型能够有效且准确的表征该器件的小信号特性以及高频噪声特性,并且接触电阻的影响不可忽略.

水轮发电机组碳刷/集电环摩擦副接触电阻计算及仿真验证

碳刷/集电环组件作为水轮发电机组励磁系统的重要组成部分,常因界面接触状态变化而出现碳刷过热、打火、电弧侵蚀等问题.其界面间的接触状态目前无法直接监测,间接监测则成为解决该问题的关键.载流摩擦副间的接触状态常用接触电阻进行表征,因此,本文中基于电接触和传热学的相关理论,建立了接触电阻的数学模型,该模型旨在根据碳刷温度估算接触电阻值.通过碳刷/集电环载流摩擦试验确定模型中的相关参数,计算并分析不同额定电流、转速、弹簧压力条件下,接触电阻的动态变化及关键影响因素.将计算结果代入COMSOL Multiphysics有限元分析软件中,基于其内置的物理场控制方程,仿真模拟碳刷的温度并与试验得到的碳刷的温度作比较,以验证该模型的有效性.计算结果表明:当界面接触压力一定时,接触电阻值随着额定电流的增大而减小;当额定电流一定时,界面接触压力大的碳刷接触电阻值小;当集电环转速增大时,弹簧压力对接触电阻的影响进一步增大.

钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究

质子交换膜(PEM)电解制氢系统因具有宽范围、快速动态响应能力,在新能源消纳、电网调峰等领域具有广阔的应用前景。为了提升制氢电解堆电传输性能,降低接触电阻,本文利用磁控溅射技术制备了钛毡和钛板上的Pt涂层,并对这些涂层进行了研究,探究了制备工艺对薄膜的微观结构、传输性能和耐蚀性能的影响。研究发现,最佳磁控溅射工艺包括等离子清洗时间20 min,溅射时间10 min,以及溅射功率100 W。在接触电阻方面,镀有铂的钛毡表现出优异的接触电阻性能。通过SEM和EDS测试分析,发现随着功率和时间的增加,Pt颗粒的尺寸逐渐增大。然而,当颗粒尺寸过大时,Pt颗粒之间发生相互挤压,导致微小裂纹的产生,从而影响Pt涂层耐蚀性能。这些研究结果对于优化PEM制氢电解堆的性能,提高其稳定性具有重要意义。

抛光工艺对平面与球面铆钉电触头接触电阻的影响

研究了在两种抛光工艺下对平面、球面铆钉电触头接触电阻的影响。抛光工艺使用钢针磨和球磨两种工艺。结果表明:在同种铆钉规格下,球磨抛光工艺的粗糙度低于钢针抛光工艺的粗糙度,球磨抛光工艺的接触电阻低于钢针抛光工艺的接触电阻,且抛光工艺对平面铆钉电触头的接触电阻影响较大,这与抛光工艺对表面粗糙度的影响有关。

基于非接触电阻率测量法的水泥基材料早期水化特性研究

采用非接触电阻率测量法,基于电阻率与温差曲线,研究了硅灰掺量(5%、10%)和粉煤灰掺量(20%、40%)对水泥基材料早期水化的影响。结果表明:掺粉煤灰组水泥浆体的电阻率在约580 min前高于C组(基准组),在580 min后低于C组,而掺硅灰组水泥浆体正相反,在580 min后,掺硅灰组水泥浆体的电阻率高于C组;与C组相比,掺入粉煤灰后,水泥浆体的放热量减少,放热峰对应的时间延迟,而掺入硅灰后,水泥浆体的水化反应明显加快,放热峰对应的时间也随着硅灰掺量的增加而提前;相比于C组,掺粉煤灰组水泥浆体的凝结时间略微延长,掺硅灰组水泥浆体的凝结时间缩短;相较于掺入粉煤灰,掺入硅灰可以促进水泥水化,使水泥浆体微观结构更加致密。

开关触点接触电阻值动态测量研究

在分析开关触点接触电阻值原有测量方法的基础上,设计了开关触点接触电阻值动态测量设备。介绍了测量原理,论述了触点动态弹跳,分析了应力跳变对接触电阻值的影响。应用开关触点接触电阻值动态测量,还可以对开关的可靠性进行推断。

汽车电连接器的接触电阻特性及应用

随着电连接技术的不断发展,电流等级不断提高,触点处温升过高的问题愈发严重,而接触电阻的成因往往不能被直观、科学地认识,其基本计算公式也存在着适用性低、可重复性差且自相矛盾的问题。目前多数在电接触领域所得出的研究成果大多来源于仿真分析或模拟试验,缺乏对某一或某些电接触件针对性的摸底试验结果,使得所得结论难以支撑理论设计。文章首先讨论接触电阻的物理性能,举出几种理论模型在实际应用中存在的问题,采用理论计算结合试验验证的方法来分析接触电阻,并制备一批不同接触面积的导电柱和接触簧片,通过仿真与试验相结合的方式优化插孔结构,为电接触的研究发展提供一定参考价值。

基于原子层沉积IGZO场效应晶体管的接触电阻优化

氧化铟镓锌(IGZO)具有宽带隙、高迁移率、和CMOS后道工艺兼容等优势,可用于下一代高密度三维堆叠存储器。随着IGZO场效应晶体管的尺寸不断微缩,源漏接触电阻在开态时会主导器件总电阻。因此,IGZO场效应晶体管的接触电阻优化成为需要研究的一个关键问题。本文采用原子层沉积的IGZO作为沟道并制备出场效应晶体管,探究了接触金属种类及后退火工艺对IGZO场效应晶体管接触电阻的影响。结果表明,退火前镍和钛的接触电阻相当。但在Ar/O2氛围、250℃条件下退火2小时后,采用钛接触的IGZO场效应晶体管的接触电阻降低到镍接触的8.3%,实现接触电阻低至0.86 kΩ·μm,同时阈值电压正移实现了增强型器件。与此同时,制备出超短沟长(Lch=80 nm)的IGZO场效应晶体管,开态电流高达412.2μA/μm、亚阈值摆幅为88.6 mV/dec,漏致势垒降低系数低至0.02 V/V。这些结果表明,通过优化接触金属种类及后退火条件,可实现高性能IGZO场效应晶体管,并为IGZO大规模实际应用提供新思路。

牺牲阳极接触电阻测定及不确定度评定

文章主要阐述了牺牲阳极接触电阻的测定方法。通过构建数学模型,分析了测量过程中不确定量值的来源,评定并量化了各不确定度分量。

电气连接接触电阻的质量控制

本文按照接触电阻的概念及其特性,对建筑电气安装工程中涉及电气连接的16个分项中的电气连接方式及其接触面形式的质量控制要点进行了分析,以保证电气连接接触电阻符合要求,确保建筑电气系统的安全稳定运行。

接触电阻对低压电气设备触头影响研究

生产厂电气设备电触点是重要的元件,存在于电源和生产车间的所有电气设备上。此外,电触点在低压电气设备的构造和操作中具有重要作用。电流路径上的电触点总是会引入一个额外的电阻,称为接触电阻。本文分别研究了低压电气设备的电压降对接触电阻和接触温度的影响。

换流变阀侧套管表带触指接触电阻数值计算

换流变阀侧套管的载流连接结构由中心导杆、载流端子以及表带触指组成。为了研究单片表带触指接触电阻与其所受压力的关系,基于Greenwood和Williamson接触模型(G–W模型)推导出单片表带触指接触电阻与压力的关系式,引入表带触指受力偏转修正和接触区域表面轮廓修正,得到3种不同电极组合(紫铜–紫铜、紫铜镀银–紫铜镀银、铝合金镀银–铝合金镀银)下单片触指接触电阻与压力的关系。同时,开展试验验证触指的受力偏转现象,测量了不同电极组合下单片触指随压力变化的接触电阻。研究结果表明:接触电阻随压力增大而减小,当单片触指压力为5~9 N时,修正后计算值与试验值的相对误差在10%以内,验证了修正的准确性。该研究可为提高套管电连接可靠性提供参考。

改进麻雀算法优化支持向量机的接触电阻预测

针对接触电阻常规计算公式计算结果精度难以达到要求,本文提出一种改进麻雀搜索算法(IASSA)优化支持向量(SVM)的接触电阻预测模型。首先,运用经验模态(EMD)对接触电阻的时序数据进行分解,得到一系列不同特征的本征模函数(IMF);其次,在对分解数据进行支持向量机建模时,采用一种多策略混合改进的麻雀算法去优化支持向量机的回归参数,该改进算法具有全局探索能力强、精度高等优点,从而可以有效避免支持向量机选择参数的盲目性;最后建立EMD-IAS-SA-SVM模型对每个IMF分量进行预测,在得到每个分量的预测结果后并进行重构,最终得到接触电阻的预测结果。实验结果表明,所提组合模型对接触电阻非平稳时间序列有较高预测精度和适用性。

弓网系统波动接触压力下接触电阻波动性

针对受电弓与接触网系统(弓网系统)之间接触电阻的稳定性问题,采用销盘式载流摩擦磨损实验机进行了波动接触压力条件下弓网系统接触电阻的波动性研究。通过引入方差对接触电阻的波动性进行分析,得到接触电阻方差随接触压力波动幅度和滑动速度变化的关系,借此分析了二者对接触电阻波动性的影响规律。研究表明:随着接触压力波动幅度的增加,接触电阻方差先增大后减小,且在接触压力波动幅度大约为40 N时方差最大。当接触压力波动幅度为20~40 N时,随着速度的提高,接触电阻方差先减小后增大;当接触压力波动幅度为50 N时,接触电阻方差随着速度的提高而增大。

弹片连接的弱力接触电阻测试与分析

弹片作为一种重要的电连接器,它的可靠性会直接影响设备的电性能。研究弹片电连接的规律和影响因素,对于提升设备性能并节约成本具有重要意义。本文通过软件仿真及实验测量,测试了在弱外加力(<2 N)的条件下,以弹片为代表的电连接部件,接触电阻阻值随着接触金属面材料的电阻率减小而减小,且随着外加力的增大而减小的规律。通过机械接触理论分析及计算,验证了接触电阻会受到材料的电阻率与外加力影响;对弹片的接触电阻产生机理给出了明确解释,能够更准确地判断弹片与不同接触界面产生接触电阻的大小关系。

液态镓合金与铜电极间接触电阻特性与可靠性提升

目的 针对使用液态金属的电气设备中源极输出电阻波动的抑制问题,分析接触电阻随接触面间接触应力的变化规律,探索电极材料镀膜方法减小膜层电阻变化进而提高接触可靠性。方法 理论推导建立了镓合金与铜电极的固液接触电阻理论模型,并据此使用COMSOL Multipyhsics软件仿真了随着接触应力的变化接触电阻的变化情况。使用化学气相沉积法在铜基底上生长碳纳米薄膜来减小膜层电阻对铜电极的影响,并对生长了石墨烯薄膜的电极与镓合金的接触电阻进行了稳定性实验。结果 仿真结果表明接触电阻随着接触应力的增加而减小,接触应力较小时的接触电阻变化较大,随着接触应力的不断增加,接触电阻变化也逐渐缓慢,并进行了实验验证;通过调整化学气相沉积法中碳源的通入量来生长更符合电极使用条件的石墨烯薄膜,在6mL/min乙炔流量下生长的石墨烯薄膜接触电阻由未生长石墨烯薄膜的246μΩ减小到165μΩ,减小了镓合金与铜电极间的固液接触电阻,并且自身电阻值增加较小。长期稳定性实验也表明石墨烯薄膜可以有效防护铜电极,并通过相关的接触角实验进一步分析了生长碳纳米薄膜后电极表面润湿性变化。结论 铜电极表面生长石墨烯薄膜可以有效防护电极,提高铜基底电极与液态镓合金形成固液接触电阻的稳定性,同时控制接触面的接触应力,可以量化控制接触电阻的数量级。