基于平面驻波磁场的二维位移传感器测量原理与结构优化

在芯片制造、智能制造、航空航天等领域,精密平面定位迫切需要平面两维度位移的同步独立精密测量。本文提出一种基于电磁感应原理的平面位移传感器,由动阵面和定阵面组成。定阵面由m×n个平面螺旋线圈阵列串联而成,通入交变励磁电信号时在测量平面产生平面驻波磁场。动阵面由四个螺旋线圈以2×2矩阵形式排列,感应出振幅随x轴和y轴位移变化的四路调制信号,并利用Cordic算法求解两维度位移量。本文首先介绍了传感器的工作原理,对电磁模型进行有限元分析,并对位移解算算法进行数值模拟。根据仿真结果对测量误差进行分析溯源,优化传感器结构。制作传感器样机开展了实验验证,验证了传感器结构和位移解耦方法的可行性。实验表明,传感器在节距内最大误差为48.7μm,分辨率为0.317μm,在147 mm×147 mm量程范围内,传感器线性度达到0.15%,为高精度电磁感应式平面二维位移传感器的进一步发展提供了理论支撑和实验指导。

磁致伸缩换能器谐振腔内介质密度声场分析

基于热声效应的磁致伸缩换能器热声制冷机,其内部的声场分析对于制冷效率的提高有十分重要的作用。选取了基础声压0.2~1.0 MPa之间,每0.2 MPa作为间隔,激励频率为1000~8000 Hz下,保持激励电流不变。用有限元仿真软件ATILA对其进行仿真分析,获得了各个基础压力下较为稳定的平面驻波,为热声制冷机谐振腔的声场分析提供了对比数据,提高了制冷能力;发现在谐振腔内加载基础压力会影响辐射板在激励下的响应特性,导致谐振腔声压大小发生变化。随着加载基础声压的增大,谐振腔内产生的声压值也随着增大。需要根据分析结果选择最优的加载压力与驱动频率的组合。

与波函数相关的几个积分的理论解

利用傅里叶级数展开技术、平面波驻波展开式和Graf加法公式分析求解稳态P(primary wave)波、SV(shearing vertical)波和SH(shearing horizontal)波散射问题中大量出现的与平面波和散射波函数有关的复杂积分,这些积分理论解避免了数值积分中常出现的收敛速度慢、计算量大、计算精度低的现象,可为编制高效率、高可靠性的弹性波散射计算软件提供理论依据和结果。