钢轨中超声导波模式激励方法研究

超声导波具有传播距离长、探测范围大的优点,可应用于铁路快速、远距离的检测。较为单一导波模式的激发和传播有利于信号处理和损伤识别。本文基于正交模式展开方法对钢轨中较单一波模式的激励方法开展研究,给出考虑切向激励的横截面振幅因子经验公式,分析不同位置激励时钢轨中不同导波模式的振幅因子;通过有限元仿真对激励方法进行验证,使用上述激励方法对轨头和轨底缺陷进行检测,结果表明该激励方法激励的波模式较为单一,可明显识别伤损回波信号。该方法可用于开发适用于损伤识别的单一波模式激励策略,显示无损检测和结构健康监测应用的潜力。

硬边光阑光学计算方法的比较研究

对通过硬边光阑光学系统光束传输问题的直接数值积分法、复高斯函数展开法、矩阵法和光束模式展开法作了比较研究。研究表明 ,直接数值积分应用范围广泛 ,但随着光阑数的增加 ,它变得既烦琐又耗时。复高斯函数展开法为快速模拟硬边衍射光束在菲涅耳区和夫琅和费区的传输提供了一个有用方法 ,只是在很近的场存在着显著的计算误差。矩阵法能用于菲涅耳区和夫琅和费区 ,但只适用于旋转对称的光学系统与光束。光束模式展开法可用于近似计算远场的弱截断光束。

虚阴极振荡在谐振腔中激励微波的理论分析

文中将虚阴极看作一个带电圆盘，用场的模式展开方法讨论了虚阴极振荡在谱振腔中对微波的激励，得到了微波频率、模式与虚阴极振荡的关系。结果表明，在谐振腔较长时容易得到单一频率成分微波，这与试验结果一致。分析还表明，特征频率越接近虚阴极振荡频率的模式，其展开系数就越大。

L/C双波段高功率微波同轴馈源的辐射特性

设计了一种高功率微波双波段同轴馈源,从理论分析和数值仿真两方面进行了验证。它采用同轴结构馈电,C波段的工作中心频率为4.15 GHz,利用加入轴向波纹的圆波导结构馈电;L波段的工作中心频率为1.75 GHz,利用同轴波导馈电。通过调整外筒半径的大小,可有效抑制低频段高阶模的传输,同时径向波纹结构可有效改善高频段微波的辐射特性。利用模式匹配法和组合散射矩阵理论对馈源结构进行了分析,理论计算和数值仿真结果具有良好的一致性,所设计的双波段馈源结构紧凑,副瓣电平低,E面和H面方向图等化特性良好。

宽频带双层微带天线研究

本文提出了一种用于计算双层微带天线输入阻抗的新方法，文中引入了互电容及电容耦合系数概念，把天线输入阻抗等效为耦合谐振电路，其单元集总参数可用模展开方法求得；给出了馈电探针的电容补偿公式，使天线阻抗带宽达25％（VSWR《2．0）。本文分析方法简单有效，可推广应用于其它形式的双层或多层微带天线的分析。

基于金属表面等离子体激元的光调制器研究

采用模式展开法研究了具有周期性空气孔亚波长阵列的"金属-介质-金属"结构对电磁波的透射特性。由于金属表面等离子体激元具有增强透射效应,使得该结构对电磁波有高通滤波的效果。当两层金属间介质的折射率发生变化时,该结构的透射谱中的峰值频率也随之移动。利用该特性,设计了光调制器结构,通过在该结构的上、下层金属加载电压,即可改变中间层介质的折射率,从而对正入射的光波起到调制作用。研究表明,当介质折射率变化0.5%时,该调制器的调制深度达到88%。

B型套筒搭接角焊缝的兰姆波散射分析

研究了兰姆波在油气管道与B型套筒的搭接角焊缝位置的散射问题,建立了一个基于模式展开法的分析模型来计算特定频率范围内的散射系数,并由时域有限元模拟结合二维傅里叶变换方法验证了理论计算的准确性。结果表明,随着套筒尺寸或者角焊缝形状的变化,在频厚积为2 200~2 600 kHz·mm时,a0模式总是能找到合适的频厚积以大于80%的能量通量进入套筒下方管道;s0模式在频厚积小于1 600 kHz·mm时入射,能在套筒下方母材内获得最多37%~89%的能量通量。