双阵列结构电离器件放电动态特性二维仿真

基于纳米尖阵列的场致发射放电结构是电离式器件的核心,能有效降低放电电压,但同时也决定了该放电结构的放电电流较小难以被精确感知。本文提出了一种双阵列结构电离器件,该器件在相同激励下能够进一步提高放电强度。本文利用有限元方法,对双阵列结构下N_(2)-O_(2)空间的动态电场进行了数值模拟,对纳米尖阵列的放电过程进行了仿真计算。通过计算发现,在双阵列结构下,正负离子对电场强度的时空分布有着较大影响;通过对电子温度发展规律的计算,发现空间电子通过空间电场的焦耳热效应获取能量;最后,通过对电子流及离子流密度变化情况的计算,发现放电电流密度由电子流密度和离子流密度叠加而成,且二次电子发射是空间放电能够自持的重要因素。研究揭示了双阵列结构电离器件的放电机理,为常压微等离子体效应在气体放电领域的应用和推广提供参考。同时,研究涉及的理论和方法还可推广至微等离子体调控及混合离子检测等领域,具有重要的实际意义。

双阵列式电容传感器特性研究

针对电容层析成像技术的局限性,提出了新型双阵列电容传感器。利用传感器相邻极板灵敏度不均匀的特点,通过测量相邻极板电容以获得传感器内部局部浓度,重建管道内部传感器截面的相浓度分布。建立有限元模型,对不同电极数的电容传感器结构进行分析,研究了管道介电常数、电极覆盖率等传感器参数对灵敏场不均匀度的影响,得出优化的传感器参数。实验结果显示,该方法可以有效获取传感器截面局部浓度。

周期运动声源的双阵列定位

针对常用的运动声源定位方法存在计算量较大或测试难度大的问题,提出一种基于阵列信号短时处理的运动声源定位方法。分析单、双五元十字阵列的定位性能,并基于单阵列的高精度定向能力,借鉴波束形成中帧处理思想,使用双阵列方位交叉的方法实现声源运动定位。使用自行火炮的发动机周期噪声作为模拟声源,进行外场定位实验,对参与短时相关数据的截取原则和传播路径补偿进行研究。实验结果表明,该方法能够有效实现周期声源的运动定位,最大相对误差保持在5%的水平。

鸣鸣蝉（Oncotympana maculaticollis Motsch）发声肌中肌原纤维的双阵列结构及莫发声原初过程的分析

给出了鸣鸣蝉发声肌肌原纤维的双阵列结构，其肌纤维中并存两种不同阵列的“快”和“慢”动肌原纤维（ＦＳＭ和ＳＳＭ）．ＦＳＭ和ＳＳＭ虽然由粗肌丝构成相同的阵列骨架，但细肌丝对粗肌丝的比例（ＲＴＩＦ）不同，分别为３：１和５：１．明显区别于单音调鸣声的蝉类发声肌肌原纤维的ＲＴＩＦ为３：１的单阵列结构，即与鸣鸣蝉变音调声产生的原初机制相适应．

双阵列式电容传感器的特性研究和参数优化

利用传感器相邻极板之间灵敏场不均匀的特点,建立了一种新型双阵列式电容传感器,并且引入1个新的目标函数来评价灵敏场在某个区域幅值的大小。通过有限元仿真的方式,分析了电极覆盖率、管壁介电常数、管壁厚度对灵敏场分布和目标函数的影响,并进行了优化设计,获得优化结构参数,为灵敏场分布的改善和传感器系统性能的提高提供了必要的理论基础。

旋转叶片高频涡脱落噪声源的双阵列声成像试验研究

旋转叶片的涡脱落噪声是一类典型的指向性声源,但由于叶片的旋转尚无法准确测量旋转叶片涡流噪声的指向性。利用两个平面阵列在叶片旋转面的平行和垂直两个方向对声源进行了声成像试验研究。试验中选择不同的叶片旋转方位角位置对涡脱落气动噪声进行波束形成声成像,通过比较声源在叶片不同方位角以及不同阵列方向的声成像结果验证了旋转叶片涡脱落噪声的指向性,并且分析了不同的叶片旋转方位角对涡脱落噪声的影响。试验结果验证了双阵列声成像测量方案的可行性和有效性,成像结果的对比表明使用的NACA0012桨叶在2.5 kHz下的旋转气动噪声源为指向性声源。

双阵列式电容传感器电极个数的选取

利用传感器相邻极板之间灵敏场不均匀的特点,建立了一种新型双阵列式电容传感器,并引入新的目标函数来评价灵敏场在某个区域幅值的大小。通过有限元仿真,分析双阵列式电容传感器电极数为6,8,12,16时对目标函数的影响,选取双阵列式电容传感器的电极数,使传感器综合性能最优。

基于水平分置线性双阵列的超声全聚焦成像方法在粗晶材料检测中的应用

针对粗晶材料超声检测信噪比低的问题,提出了一种水平分置线性双阵列超声成像方法。将两个线阵超声换能器沿直线水平分置在待检区域表面两侧,用收发分离的信号采集模式,一侧激发,另一侧记录各通道数据,进行聚焦成像。相比单阵列和同位置双线阵检测,文中的方法有效地减少了背向散射信号对缺陷信号的干扰,提高了成像信噪比。在粗晶铜质试块上的成像实验结果表明,当缺陷距离阵列较近时,文中的方法优于单阵列和同位置双线阵方法,成像信噪比提高约5~10 dB;当缺陷距离阵列较远时,单阵列模式和同位置双线阵检测方法失效,但文中的方法依然可以识别缺陷。文中的研究为粗晶材料的超声检测提供了一种可行的方案。

双阿基米德螺旋水轮机阵列特性

为了探究阿基米德螺旋水轮机双机组的阵列特性,从而实现该型水轮机的高效利用,采用计算流体力学方法对不同排列方式及间距下的双机组阵列进行了三维数值模拟研究.结果表明,在并列排布中,两机组都将获得高于单独机组的性能指标,且二者之间的水动力相互作用的增益效果在达到峰值后随着并列间距的增大而逐渐减弱.反向旋转设置中的两机组的叶尖涡将出现类似于齿轮的啮合效应,而同向旋转设置中的两机组的叶尖涡相互冲突且交织在一起,导致一侧机组的叶尖涡在向下游发展的过程中过早地出现破碎.在串列排布中,当串列间距大于5 D后,上游机组的性能基本不受影响,下游机组的性能随着串列间距的减小而下降明显.反向旋转设置的下游机组的涡流结构较为混乱,出现了一定程度的尾流畸变,而同向旋转设置的下游机组几乎完美地与来自上游的涡流进行了融合,其尾流更像是对上游涡流的一种延伸和继承.研究结果为阿基米德螺旋水轮机的优化布置提供了一定的参考.

双环椭圆传感器阵列串扰误差优化研究

阵列式霍尔电流传感器采用了无磁芯设计,解决了传统电流传感器质量大、体积大的缺点,可以有效检测电流,以达到检测、控制和保护电路的目的。然而在汽车电子、工业仪器等应用场景中,线路排布较为密集,电流传感器在采集电流时易产生串扰误差。首先利用投影法将圆形阵列转化为椭圆形阵列;然后采用双环设计,每对传感器排布在同一径上,方向相反;接着提出了一种运用于椭圆阵列传感器的串扰优化算法,以减小导体偏移阵列中心和干扰导体造成的影响;最后搭建了实验平台,对不同的传感器阵列进行了测量,对串扰优化算法进行了验证。实验结果表明,串扰优化算法可以有效抑制干扰导体产生的串扰误差,将测量误差控制在1%以内,极大地提升了电流检测精度。

一种可用于5G点对点通信的宽频双极化阵列天线

本文设计了一款高增益宽频双极化天线。该天线采用多层辐射贴片的结构,拓展天线的带宽,并用一对正交分布的微带线直接馈电在辐射贴片上,增强天线极化隔离度,形成双极化特性。通过设计馈电网络,组成阵列后实现良好的带宽与定向辐射特性,并且具有良好的端口隔离度和辐射极化纯度。实测结果表明,小于-10dB的阻抗带宽为18.18%(5.0~6.0GHz),带内平均增益为15.5dBi,全频段端口隔离度小于-30dB,主瓣方向上的主极化电平与交叉极化电平相差40dB,带内增益波动小于3dB,具有良好的增益平坦度。该天线适合作为5G通信系统中的天线单元,具有实用价值。

一种双圆极化阵列天线的设计

设计了一款缝隙耦合馈电的微带形式双圆极化相控阵天线。天线的结构采用单馈线的方式,同时实现了左旋圆极化辐射与右旋圆极化辐射,设计简单,适合在阵列中得到应用。同时,所设计的结构对称,能较好实现圆锥形扫描。阵列的组阵方式采用顺序旋转布阵,使得阵列的轴比降低。天线单元外围加金属化通孔,上方加载开口的金属圆环,以此来降低阵列中相邻单元之间的互耦,提高阵列扫描性能。设计的8×8阵列天线的尺寸为57 mm×57 mm,工作频段内,阵列的最大指向的最大增益值达到21.79 dBi,阵列轴比在-50°~50°的扫描范围内基本小于3 dB。

炉内双排换热器管阵列声传播特性的数值研究

根据炉内单排换热器管阵列声传播特性的研究,利用Twersky声散射理论和光学法布里-珀罗干涉原理,研究双排换热器管阵列的声传播特性,分析了双排管阵列对声波的反射、透射和衍射机制,给出了计算炉内双排管阵列声透射与反射系数的数学模型,计算了炉内双排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管阵列横向与纵向节距等参数变化的关系曲线,以及传输泄漏声辐射信号时的聋带和聪带的分布特征,指出双排管阵列对声波的截止带和导通带的位置与管阵列结构参数和炉内温度有关,并在炉内实际环境参数下对声传播特性进行了数值计算,为研究多排管阵列的声传播特性提供了方法,也为利用管阵列透射声谱判断管道泄漏口发生在管排阵列中的位置提供了依据。

一种双微阵列语音增强方法

为提高语音通信系统在噪声环境下的使用性能,该文提出一种基于子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法。基于双微阵列及子带结构分析,首先分别在低频带采用可变过减因子谱减法抑制噪声,在高频带采用修改互功率谱谱减法抑制非相干性噪声部分,再结合广义旁瓣抵消与端点检测进一步抑制强相关性噪声的影响。实验结果表明,该方法能够更加有效地抑制噪声的影响并提高语音的可懂度。

阵列双稳随机共振在微弱信号检测中的应用研究

阵列双稳随机共振(stochastic resonance,SR)系统可利用噪声在单个双稳SR系统基础上进一步增强微弱信号检测的能力,为强噪声背景下微弱信号的检测开创了新方法。本文应用阵列双稳SR原理进行微弱信号检测的研究,采用理论和数值仿真相结合,通过稳态自协方差函数,分析了阵列双稳SR系统输出信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)增益。在此基础上,分别讨论了阵列噪声、外部噪声及阵列单元数对检测性能的影响。并与单个双稳SR检测弱信号进行性能比较,分析和仿真结果都表明,在相同条件下,采用阵列双稳SR比采用单个双稳SR检测微弱信号性能有较大改善。这些研究结果对于阵列双稳SR的进一步发展及应用具有重要意义。

基于双平行互质阵列的二维高精度DOA估计

为利用互质结构进行二维高精度波达方向(direction of arrival,DOA)估计,设计了双平行互质阵列,提出了构建非均匀虚拟阵列的失配处理贝叶斯学习方法,最大限度扩展了测向自由度的同时,降低了网格失配对DOA估计精度的影响。首先,对平行互质阵列进行垂直方向扩展构建了双平行互质阵列;其次,进行了非均匀虚拟阵列扩展,利用稀疏贝叶斯学习进行稀疏重构;然后,利用到达角相邻网格的能量关系,通过泰勒展开,进行了低复杂度的失配处理;最后,提出剔除规则和选择规则,融合两个方向子阵的估计结果。理论分析和仿真实验证明了所提阵列和DOA估计方法的有效性。

双材料微梁阵列非制冷红外成像系统——微梁阵列的设计与制作

给出了一种用于非制冷光学读出红外探测器的核心器件———双材料微悬臂梁阵列的设计和制作.微梁阵列是无硅基底的S iNx/Au双材料单层膜结构,其制作工艺简单、可以直接放在空气中成像.实验使用了设计制作的140×98微梁阵列和高信噪比的12-b it CCD,得到120℃以上的物体热像,噪声等效温度差(NETD)为7K左右,实验结果与热机械模型预测结果一致.

自适应多通道双L型麦克风阵列声源定位算法

针对室内环境中麦克风阵列声源定位算法抗噪声和混响能力不强、定位估计精度低等问题,提出了一种基于自适应多通道双L型麦克风阵列的室内声源定位算法。在单源多元混响模型下,采用归一化多通道频域最小均方算法,估计了不同阵元的冲激响应并计算了时延;由惩罚函数对频谱能量进行了修正,提高了抗噪声能力、避免了信道估计恶化;采用滤波器长度限制法,提高了抗混响能力;利用双L型麦克风阵列结构进行室内声源定位,提高了定位精度。实验表明,在室内环境下,文中算法具有较强的声源定位性能,且能满足实际要求。

基于MUSIC算法的双平面阵列天线DOA估计

提出一种由两个平面阵列天线相互垂直放置而组成的双平面阵列天线,并对此双平面阵列天线模型进行数学建模及理论构建。阐述了MUSIC算法的基本原理并进行了具体分析。利用MUSIC算法对此阵列天线进行了三维空间DOA估计,其中对每一个平面阵列分别估计出三维空间到来角中的两个参数;并利用此双平面阵列天线DOA估计的特点,对三维空间到来角的三个参数进行参数配对,从而估计出三维空间DOA。数值计算仿真结果证明了该阵列天线用于DOA估计的可行性和有效性,并且随着信噪比的提高,算法的估计精确度也相应提高。

一种双L型阵列DOA估计参量的精确配对方法

针对配对算法中可能出现的配对错误及运算量较大的问题,提出一种基于双L型阵列的三角函数配对法。首先用一维波达方向(direction of arrival,DOA)算法得到由仰角和方位角三角函数组成的向量,而后利用双L型的阵形特点和三角函数之间的关系完成配对过程,有效地解决了不同信源之间的仰角和方位角之差较接近时所出现的配对错误。此方法在不依赖于信号形式和一维估计方法的前提下,提高了配对检测概率和估计精度,同时大大降低了运算量。仿真结果证实了算法在配对成功率和估计性能上的提高。