脉冲涡流检测中参数影响的仿真分析与实验研究

脉冲涡流检测过程中传感器尺寸及激励参数对检测结果影响较大,对其进行优化设计可提高检测系统的性能。在分析矩形脉冲涡流传感器工作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲涡流的仿真模型,仿真分析了传感器尺寸变化对铝板中涡流衰减规律的影响,激励脉冲频率和占空比变化对缺陷检测灵敏度的影响,仿真结果表明:当激励线圈长度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变慢,而当激励线圈宽度和高度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变快;激励频率与占空比对缺陷检测灵敏度的影响与被测试件厚度有关,对于厚度较大的板材,应适当降低激励频率并提高占空比。最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿真结果相一致,证明了仿真结论的正确性。

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。

脉冲涡流矩形差分探头缺陷检测机理

为了进一步提升脉冲涡流的缺陷检测能力,提出了脉冲涡流矩形差分探头的检测方法。建立了脉冲涡流矩形探头的三维检测模型,分析了矩形线圈激励时试件上感应电流的分布,比较了铁磁性材料和非铁磁性材料的试件表面涡流方向和值的大小。根据试件上涡流X分量和Y分量呈对称分布的特性,提出了两种金属材料的脉冲涡流矩形差分探头设计方法。制作了相应的脉冲涡流矩形差分探头来获取磁场分量,仿真与实验结果表明,对于铁磁性材料和非铁磁性材料缺陷检测,脉冲涡流矩形差分探头测量的磁场X分量、Y分量比Z分量检测灵敏度更高。

64单元矩形径向线阵列天线馈电网络的设计

提出并设计了一种新型耦合探针,研究表明,该探针能有效地扩大耦合调节范围,并基于此探针,研究了中心频率为2.1GHz的64单元矩形径向线天线阵馈电网络,并进行了优化设计。模拟结果表明:该口径为744mm×744mm的馈电网络在中心频率处能达到64路近似等幅馈电,中心频率处的反射系数小于0.1,在2.05～2.15GHz的频带范围内,反射系数小于0.2。

66单元三角形栅格径向线阵列天线馈电系统

提出了三角形栅格布局的多单元径向线子阵的设计思想,根据该子阵馈电系统耦合量的需求,设计了一种新型耦合探针,并基于此探针,对中心频率为2.856 GHz的66单元三角形栅格径向线子阵的馈电系统进行了分析和设计.仿真计算结果证明：该66单元三角形栅格径向线子阵馈电系统在中心频率处基本实现了66路等幅馈电,在2.78～2.92 GHz的频带范围内,反射系数小于0.1.此外对加载单元大线的66单元阵列辐射特性进行了仿真计算,进一步验证了该馈电系统设计的可行性.

与人体接触波导探头微波反射特性的 FDTD 分析

采用ＦＤＴＤ法分析开口矩形波导探头直接与人体表层接触时的微波反射特性及皮下肿瘤的存在对其反射特性的影响。人体组织采用简化的双层模型，由外皮肤层和半无限大脂肪层组成，脂肪层中的肿瘤则近似看成球状物。鉴于肿瘤组织和正常组织介电特性的差异性，皮下组织介电特性的变化可以通过测量反射系数反映出来。分析了肿瘤大小和深浅对探头反射系数灵敏度的影响。数值结果表明，反射系数对肿瘤的存在是非常敏感的，据其可以确定肿瘤存在的位置。该方法可应用于皮下肿瘤尤其是乳腺癌的普查和早期诊断。

16单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟

提出了一种16单元矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理，分析了两种电磁组合探针的耦合特性，设计并数值模拟了中心频率为4.0GHz的16单元矩形径向线螺旋阵列天线。模拟结果表明：该口径为180mm×180mm的天线在中心频率4.0GHz下，增益为18.24dB，轴向轴比值1.065；在3.8～4.2GHz的频率范围内增益大于17.89dB，轴向轴比值小于1.2，反射系数小于0.15，口径效率大于85％。

16单元组合式矩形径向线螺旋阵列天线的设计

提出并研究了一种组合式矩形径向线螺旋阵列天线。介绍该天线的提出背景及工作原理,利用L型电磁组合探针设计和数值模拟了口径为180×180mm的C波段16单元组合式矩形径向线螺旋阵列天线,并对其进行实验验证。模拟结果表明:该天线在中心频率4.0GHz下,增益18.74dB,轴向轴比值0.567;在3.8～4.0GHz的频率范围内增益大于18.27dB,轴比大于0.567,反射系数小于0.2。实验结果表明:该天线在3.8～4.0GHz的频率范围内增益大于17.5dB,口径效率大于83%,驻波比小于1.5。

4单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟

提出了一种便于组合的矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理，分析了L型电磁组合探针的耦合特性，设计并数值模拟了中心频率为4．0GHz的4单元矩形径向线螺旋阵列天线。模拟结果表明：该天线易于实现单元天线激励幅度和相位的均匀性及其随频率变化的平坦性。该口径为90mm×90mm的天线在中心频率4．0GHz下，方向性系数为12．57dB，轴向轴比值1．55；在3．60～4．05GHz的频率范围内方向性系数大于11．6dB，轴比小于1．55，反射系数小于0．2。

铁磁性材料脉冲漏磁检测成像系统的设计

针对铁磁性金属材料损伤大范围检测的需求,提出了基于矩形探头x分量检测的方式,在此基础上设计了一种基于Lab VIEW开发的检测成像系统。该系统主要包括硬件模块和软件模块2个部分,其中硬件部分主要包括信号模块、功放模块、分时复用模块、信号处理与采集模块、脉冲漏磁阵列检测传感器模块等部分,软件部分主要包括信号采集程序、信号消噪程序以及成像程序等部分。实验证明该实验系统具有较好的灵敏度,可以满足铁磁性缺陷成像的要求。

Ku波段28单元径向线阵列天线馈电系统设计

研究了一种Ku波段多单元矩形径向线子阵馈电系统.为了满足特定耦合量的要求,提出了一种层叠式的新型耦合探针,并以此为基础,对中心频率为12.5GHz的28单元矩形栅格径向线子阵馈电系统进行了设计与分析.模拟仿真结果表明：该口径为61.6mm×125.2mm 的馈电系统在12.5GHz中心频率处反射系数为0.015,耦合不平衡度为1.05dB;同时在12.2-12.7GHz的频带范围内,反射系数小于0.1,耦合不平衡度最大值为2.62dB,基本满足了28路等幅馈电输出的要求.

矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率分布实验研究

应用电导探针测量技术,对矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率进行实验研究。在不同的气相折算速度下,应用电导探针测量了弹状流弹单元的长度,并与可视化方法进行对比,验证了电导探针的可靠性,并为信号处理选择合适的阈值。分别在泡状流、弹状流及环状流三种流型的条件下,分析了气相与液相折算速度对局部含气率分布的影响。实验结果发现,螺旋通道气液两相局部含气率呈非对称的抛物线形分布,这种非对称性受流型和液相折算速度的影响。

W波段矩形波导-SIW探针过渡结构设计

基片集成波导（SIW）技术正广泛应用于微波毫米波集成电路中。在W波段,为了对SIW元器件进行测试,必须对矩形波导-基片集成波导过渡结构进行研究。采用HFSS软件仿真和优化设计了一种耦合探针结构的矩形波导-SIW过渡。测试结果表明,一对过渡转换器与一段SIW所组成的背靠背结构在整个W波段的反射系数都小于-10 d B,而总插损在75~106 GHz的频率范围内都小于2 d B。

脉冲涡流矩形传感器参数的仿真优化与实验

脉冲涡流矩形传感器是近年来涡流无损检测的研究热点。采用Comsol有限元仿真软件建立了矩形探头有限元仿真模型,并且根据仿真结果设计了矩形探头进行缺陷检测实验。通过仿真和实验的对比分析,结果表明:矩形探头长宽高尺寸在2∶1∶1.5的比例下灵敏度、线性度最佳。

基于矩形线圈水平分量磁场分析的脉冲漏磁检测研究

针对铁磁性材料金属的缺陷检测,提出了一种基于矩形线圈水平分量磁场分析的检测方法。在涡流和漏磁理论基础上,建立了矩形激励线圈检测仿真模型。仿真表明:矩形线圈的下方水平磁场平整,当线圈轴线与缺陷方向垂直时,线圈底部水平分量的磁场与缺陷形成90°夹角。在铁磁性金属材料中,铁和空气介质处相对磁导率不一致导致磁场的偏转,产生了较强的漏磁场。在非铁磁性金属中,磁感线在缺陷处分布较为平滑,并不存在漏磁现象。搭建了检测平台,并分别在缺陷边缘和上部放置了Hall和GMR巨磁阻传感器进行检测。实验结果表明:在铁板表面,z分量磁场是涡流场和漏磁场的矢量叠加,磁场强,但与缺陷深度并没有线性关系;x分量磁场是单一的漏磁场,与缺陷深度存在线性关系,可以对缺陷进行定量分析。

同轴探针对称激励矩形波导模式谱图研究

文章用输入阻抗方法探讨同轴探针中心对称激励矩形波导在多模传输时所能激发的传输模式。说明采取一定的措施,可以避免产生某些高次模式。并应用分式线性变换检测法,以精心设计的实验验证了理论分析的正确性。

波导的探针激励研究

本文主要用等效电路法推导了单探针激励矩形波导和圆波导时 ,探针输入阻抗的表达式。同时 ,利用反应的概念 ,探讨了双探针激励波导时 ,探针间的互阻抗问题 ,以及在进行多探针激励同一波导时 。

背馈式长方形贴片天线的Minkowski分形结构仿真

利用HFSS V11高频电磁仿真软件对一款谐振频率为2.45GHz的长方形背馈式贴片天线的Minkowski分形结构进行仿真,仿真结果与正方形侧馈式贴片天线的Minkowski分形结构相似,谐振频率随分形迭代次数下降,进而能降低天线的尺寸,且方向图随迭代次数基本不变,符合使用要求。

脉冲涡流矩形传感器参数仿真优化设计

脉冲涡流矩形传感器是近年来涡流无损检测的研究热点。采用COMSOL有限元仿真软件建立了矩形探头有限元仿真模型,以电导率变化为变化因子,使用单因素轮换法对矩形探头的尺寸比例进行了优化设计。通过仿真实验和数据分析,得出矩形探头长宽高比例为2∶1∶1.5时,探头的灵敏度、线性度最佳。本仿真优化结论可为使用脉冲涡流进行矩形探头缺陷或应力检测提供参考。

X波段矩形波导探头的介质加载优化

为解决X波段矩形波导探头端口驻波大、口面绕射强等问题,参照切比雪夫阶梯阻抗变换器设计原理,借助CST仿真软件设计了一种用于矩形波导探头的锥削型介质加载结构。性能对比结果证明,文中的加载方案可以降低矩形波导探头的S11值、改善口面绕射、提高增益。矩形波导探头实测的增益不确定度由加载前的0.1 dB降到0.06 dB。