平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试,研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论,采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解,得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上,制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔,并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试,介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试,介电常数实部结果基本一致,损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此,微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量,具有准确度高,使用方便等突出优势,可在微波频段内实现介电常数为1~20,损耗角正切为1×10-3~1×10-5,板材厚度为0.1~2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。

高速互连PCB的材料电磁表征方法研究

随着数据传输速率的不断增加,对高速互连的信号完整性设计和优化变得至关重要。在高速通道设计的各个方面中,我们通过对现有的方法进行综述来着重介绍准确的PCB材料电磁表征这一关键问题,并对于提取PCB材料特性,如介电常数、损耗正切以及铜表面粗糙度的各种方法进行分类。首先,这些方法分为两大类:①对原始介质材料进行表征的技术;②适用于一般由玻璃纤维和树脂材料混合而成的PCB材料的表征方法。在每个类别中,简要描述了几种常用技术,并进行了优缺点的比较和讨论。基于传输线的方法的挑战和局限性在这里尤为重要,因为相关的材料特性提取程序在工业中已经是常规操作。此外,特别是在数十吉赫兹的频率范围内,典型铜箔表面粗糙度对准确材料表征的影响也被考虑。本文旨在通过总结和比较提供PCB材料表征方法的全面概述和分析。

阿波罗月球样品介电参数测试综述

介电常数是衡量月球介电特性的重要参数。利用月球介电参数可以反演月壤厚度、密度等重要物性参数,有助于研究月球地质构造和地质演化历史。获取月表介电参数的方法主要为雷达远程遥测、月表雷达就位探测和月球样品测量,其中月球样品测量是最为直接有效的测量方式。阿波罗任务总共获得了约381 kg月球样品,总结了阿波罗月球样品介电参数测量方法,分析了测试结果。测试结果表明,频率、温度、湿度、密度和氧化物等因素会影响样品介电参数测量。在后续样品介电测试中,需要考虑这些因素。

高温透波材料研究进展

对高马赫数飞行器用高温透波材料的性能要求进行了评述,分析了不同体系高温透波材料的增强模式、力学性能以及电气性能。在此基础上,提出了高温透波材料的发展方向。

容性设备介质损耗角δ在线监测中的干扰抑制新方法

传感器的直流漂移以及电网的3次、5次、7次谐波直接影响介质损耗角δ的测量精度。文中提出了一种梳状陷波器干扰抑制新方法。陷波器的零点位于单位圆,极点在非常靠近单位圆的径向方向上,传递函数在所设计的频点(直流、150 Hz、250 Hz、350 Hz)有超过140 dB的衰减,而对50 Hz无影响,在此基础上,让梳状陷波器输出与母线参考信号进行互相关计算,从而消除随机干扰带来的误差。现场测试表明,该方法的测量精度比传统方法有很大提高。

ZnO纳米颗粒改性变压器油介质损耗模型研究

为了了解添加纳米颗粒对变压器油介质损耗角正切值的影响情况,采用ZnO半导体纳米颗粒制备改性变压器油,在此基础上,研究了纳米改性变压器油介质损耗角正切值随纳米颗粒体积分数和环境温度的变化规律,提出了基于电导损耗和纳米颗粒松弛极化损耗的理论模型,并用来解释纳米改性变压器油介质损耗角正切值的变化机理。实验结果表明,添加ZnO纳米颗粒将明显增大纳米改性变压器油的介质损耗角正切值,且介质损耗角正切值随纳米颗粒体积分数线性增长,随环境温度呈指数型增大;同时所提模型的计算值较好地吻合了实验测量数据。进一步分析表明,ZnO纳米颗粒改性变压器油介质损耗角正切值主要取决于电导损耗,纳米颗粒松弛极化损耗的影响很小。

树脂基复合材料在导弹雷达天线罩中的应用

介绍了对导弹天线罩材料性能的要求 ,并综述了用于导弹雷达天线罩的聚合物基复合材料的研究进展。

木粉/再生聚苯乙烯复合材料的动态机械性质分析

分析了 5 0Hz频率下木粉 /再生聚苯乙烯复合材料的动态机械性质。结果表明 :木粉含量、偶联剂和双螺杆挤出机的螺杆转速都对复合材料的存储模量 (E′)和损耗角正切值 (tanδ)有一定影响。随着木粉含量的增加 ,复合材料的存储模量和玻璃化温度都有所降低。加入偶联剂后 ,其存储模量和玻璃化温度得到提高 ,并且tanδ值降低。当木粉含量为 4 0 %～ 5 0 %、偶联剂含量达到 2 0 %时 ,复合材料的存储模量较高 ,已经超过了再生聚苯乙烯的存储模量。双螺杆的转速为 4 0～ 5 0r/min时 ,复合材料具有较理想的存储模量和损耗角正切值。

材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础.

小波变换用于介损数字化测量的仿真研究

在线测量介质损失角正切 (tanδ)时 ,信号易受干扰 ,畸变严重时 ,即使采用傅里叶变换 (FT)也会出现较大的误差。本文根据小波分析的基本理论 ,结合损失角测量中的波形特征 ,提出了利用小波变换来提取基波信号计算tanδ的检测方法。并对不同特点的小波及FT进行了仿真研究与比较 ,结果验证了该方法的有效性。最后 ,分析了产生误差的原因 。

小波消噪在容性设备tanδ在线测量中的应用

为提高在线检测tanδ的精度,提出了改进测量系统软件来分解消噪采集数据的方法。分析了tanδ的概念与干扰的成因后,阐述了用小波变换和正弦波参数法去除电磁干扰的数学原理并设计了数据处理的算法流程。仿真算例通过计算、比较小波引入前后测量值δ的误差证明小波技术改善原有消噪算法后可减小误差、提高精确度。

蛙血细胞被动电生理特性的数据分析

在104～108Hz范围内,应用阻抗测量技术研究了蛙血液细胞的介电常数、电导率与电场频率的关系特性。利用细胞介电谱、Cole-Cole图、介电损失和损耗角正切分析了蛙血液细胞的被动电生理特性的数据特征。结果表明:蛙全血细胞具有两个特征频率,第一特征频率fC1在105Hz范围内;第二特征频率fC2在106Hz范围内。

微波透波材料的研究进展

分四类综述了主要用于飞行器雷达天线罩的微波透波材料,即无机材料、高分子材料、无机/高分子复合材料和金刚石材料的研究进展。

纳米SiO_2对混凝土材料阻尼性能的改良研究

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量纳米SiO2混凝土的阻尼性能进行了测试,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同掺量纳米SiO2对混凝土微观结构的影响,并对其阻尼增强机理进行了初步探讨。结果表明纳米SiO2掺量为4%时混凝土材料的损耗因子最大,为素混凝土的2.41倍,综合考虑成本、流动性、强度和阻尼等因素确定纳米SiO2的最优掺量为3%;纳米SiO2掺入混凝土中后,与之发生二次水化反应,使得混凝土中六方板状Ca(OH)2晶粒数量减少;纳米SiO2对于混凝土的阻尼增强机理在于纳米SiO2的掺入使得混凝土材料的内接触面数量增多,在外力作用下使应力不均匀分布增加,从而提高了材料摩擦阻尼耗能的能力。

气泡对纤维混凝土阻尼性能的影响

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量引气剂纤维混凝土的阻尼性能进行了测试,通过含气量测定仪和压汞仪研究不同掺量引气剂对纤维混凝土气孔结构的影响,利用扫描电镜观察了引气前后纤维混凝土的微观形貌。结果表明,随着引气剂掺量的增加,纤维混凝土的阻尼能力提高,但是当引气剂掺量达到0.015%后,阻尼能力不再有明显提高。一定掺量的引气剂在纤维混凝土内部引入大量丰富的气泡,当混凝土材料遭受外界的振动时,这些气孔起到了柔性缓冲包的作用,可提高混凝土材料的阻尼能力。

动态热机械分析法在材料耐老化性能分析中的应用

采用动态热机械分析法对热老化不同时间的尼龙66(PA66)进行性能表征,并与差示扫描量热分析和缺口冲击实验的结果相认证,结果表明,损耗因子、储能模量、储能柔量等参数随热老化时间的延长有规律地变化。随热老化时间的延长,损耗因子主转变峰温先升高后下降,热老化后期变化趋于平缓。储能柔量不断减小,热老化初始阶段变化较小,后有一个突变。利用动态热机械分析中参数的变化可有效地评价高聚物材料的耐老化性能,并且可以进一步从分子运动角度及材料的模量上对热老化机理进行分析。

云杉木材年轮方向对钢琴音板声学性能的影响

选择钢琴音板用木材北美云杉(Picea spp.)作为研究试材,测定了云杉木材含水率为7%时径切板的动弹性模量(E)、比动态弹性模量(E/ρ)、对数衰减率(δ)、损耗角正切(tanδ)等声学性能指标。结果表明:板厚中心线与生长轮切线之间夹角为90°的径切板,径向、弦向振动时的声学性能均优于夹角为60°的径切板;夹角为90°的径切板弦向振动时的声学性能优于径向振动时的声学性能。

二醋酸纤维素纤维纺丝溶液的动态黏弹性

将木浆进行预处理、醋化和水解后得到的二醋酸纤维素片溶解于丙酮溶剂中,形成了不同质量分数二醋酸纤维素纤维(CDA)的纺丝溶液。采用Physica MCR101流变仪进行动态扫描实验,考察了CDA纺丝溶液的动态黏弹性。结果表明:当角频率一定时,随着CDA纺丝溶液质量分数的增大或温度的降低,纺丝溶液的储能模量(G')、损耗模量(G″)和复数黏度(η*)均呈现增加趋势,但损耗角正切(tanδ)逐渐降低。当纺丝溶液的质量分数或温度一定时,随着角频率的增加,纺丝溶液的G'、和G″相应增加,而tanδ和η*则随之降低。

结构阻尼与材料阻尼的关系

针对固体材料在弹性阶段的内阻尼,采用材料粘弹性本构关系,通过有限单元法建立了考虑剪切变形影响的杆单元阻尼矩阵,得到了材料拉压粘滞系数和剪切粘滞系数之间的关系。我们可以通过实验测试材料的损耗因子或粘滞阻尼系数(材料阻尼),像结构质量矩阵、刚度矩阵一样通过比较确切的计算得到弹性阶段结构内阻尼的阻尼矩阵(结构阻尼),而且此阻尼矩阵既基于材料阻尼实验测试,又便于数学处理,且物理意义明确。其次,本文分析了材料阻尼对结构阻尼比影响,得到了材料损耗因子与结构模态阻尼比间的关系,并通过10层钢筋混凝土剪切型框架结构进一步给出了具体的数值结果。

橡胶摩擦材料粘弹性的超声评价

基于复数域超声波传播理论和Moore理论,提出了一种新的橡胶摩擦材料动态粘弹性的超声评价法。该方法考虑超声波在轮胎用橡胶摩擦材料中的传播特性,论述了橡胶摩擦材料的摩擦与衰减的相关性,引入衰减系数与损耗角正切参数建立了超声波底面反射法的数学模型,计算结果和已成熟的DMA方法非常吻合。建立了适于橡胶摩擦材料动态粘弹性的超声无损评价系统,为轮胎橡胶摩擦特性的研究及在线无损评价提供了新的方法。