核壳粒子复合材料的等效磁导率

为了预测复合材料的等效磁导率,建立了填充核壳粒子复合材料等效磁导率的物理模型,应用电磁场理论推导了核壳粒子以单一介质球代替的等效方法并推广得到椭球核壳粒子情况.基于平均极化理论和Maxwell-Garnett理论给出了核壳粒子以特定浓度随机分布于复合材料时等效磁导率的预测公式,通过数值计算分析了核壳粒子浓度、结构参数以及磁导率对复合材料等效磁导率的影响.数值计算与实验结果吻合很好,验证了该等效方法用于复合材料电磁特性优化设计的有效性.

人工电磁材料等效磁导率的研究与计算

本文研究了人工磁性材料的等效磁导率提取与计算问题。等效磁导率是指人工结构材料的电磁响应可以用等效的磁导率电磁响应来等效表示。在此处的等效主要是指散射参数的电磁响应等效。文中通过利用平均场的方法得到了等效的磁导率,平均场采用高斯面积分和体积分完成。由场平均方法得到的等效磁导率与散射参数反演得到的等效磁导率进行了比较,两种结果符合一致。

两相复合材料等效磁导率计算

借鉴细观力学中计算多相复合材料弹性模量的方法提出了一种计算两相复合材料等效磁导率的新方法。通过引入参考材料,依据Hashin-Shtrikman变分原理确定了复合材料等效磁导率的取值范围,并推导出两相复合材料的有效磁导率公式。数值计算结果与实验数据基本吻合,表明了该方法在低铁纤维浓度时能够较好地预测复合材料的等效磁导率,对于优化复合材料电磁参数具有一定的参考意义。

片形填料在不同排列方式下的等效磁导率计算

鉴于现有模型仅能计算片形填料在特定排列方式下的等效磁导率的不足,建立了一种计算片形填料在不同排列方式下的等效磁导率的模型。通过调控基本单元的边长比例,从理论上实现了片形填料在复合材料中的不同排列方式,进而采用磁偶极子模型得到了复合材料的等效磁导率。研究结果表明:随着片形填料体积分数的增加,复合材料的等效磁导率也随之增加;当片形填料在某方向上的间距减小时,复合材料在该方向上的等效磁导率增加。与其他经典模型相比,该模型的计算数据与实验数据更为接近,因此该模型可预测片形填料在不同排列方式下的等效磁导率,且准确度要高于其他经典模型的预测结果。

旋转喷镀NiZnCo铁氧体颗粒膜的等效磁导率

通过低温(90℃)旋转喷雾镀覆方法成功地将尖晶石NiZnCo铁氧体颗粒薄膜沉积在外加2.38×104A/m偏置场的玻璃衬底上。制备的薄膜有1.27×102Ω.cm高的电阻率,2.78×105A/m大的饱和磁化强度和692.52A/m低的矫顽力。由弱交变磁场作用下磁畴转动磁化强度的进动方程,建立了铁氧体膜高频等效磁导率的计算模型。在50MHz^5GHz频率范围通过短路微带线法测量了薄膜的复数磁导率。薄膜的复磁导率的实部μ′在300MHz处高达80.9,而薄膜的共振频率高达2.1GHz。薄膜的磁损耗μ″在共振频率处达到最大值61.7,且在1~3.5GHz宽频范围μ″>15。测量结果和模型计算结果比较有相同的共振频率和相同数量级的磁导率。由于μ″×f和噪声吸收成比例,这种软磁薄膜可应用于微波频段的电磁干扰抑制器。

磁性纤维混合媒质等效磁导率的确定

从等效介质理论出发，推导出微波频率下磁性纤维混合媒质磁导率的理论计算公式，在此基础上，对铁纤维混合媒质磁导率进行了计算，计算结果与实验符合得较好．并给出了铁纤维体积填充系数为０．

基于等效复数磁导率的利兹线绕组损耗计算模型

绕组损耗是高频变压器总体损耗的重要组成部分,是影响磁性元件体积、效率和温升的关键性参数。由于利兹线的高频损耗小而广泛应用于高频变压器绕组,但其复杂的三维扭转结构导致准确、快速地计算绕组损耗十分困难。解析方法需要进行简化和近似处理,难以准确地表征绕组的高频涡流特性,有限元数值方法需要对每匝绕组精细化建模,导致计算资源耗费严重。采用具有等效复值材料特性的区域替代绕组区域的均匀化技术,能够实现二维磁场对涡流效应的表征,降低了精细化建模的计算成本。但等效区域的材料特性需要利用数值方法获得,增加了计算的复杂性。因此该文通过分析利兹线损耗机理,考虑利兹线截面形状对等效区域材料特性的影响,实现了圆形利兹线绕组等效复数磁导率的明确解析描述。建立了圆形利兹线绕组损耗计算模型,验证了等效复数磁导率计算邻近效应的准确性,实现了较宽频率范围内绕组损耗的准确预测。

金属纳米球颗粒的非局域等效电磁参数

基于电磁散射理论,利用散射等效原理,将具有空间色散(非局域)介电特性的金属纳米球颗粒转换成无空间色散(局域)介电特性的颗粒,并得到其等效介电常量和等效磁导率.结合实例,发现由于金属纳米球颗粒内部纵模电场的存在,在这两种情况下的电磁参数存在差异,且在低频段现象尤为明显.

蜂窝结构吸波材料的等效电磁参数

为简化计算,在分析蜂窝周期结构电磁场问题时用到一个叫做"均质化"的方法,通过均质化理论推导出蜂窝吸波材料等效电磁参数的近似计算公式。这些表达式可用来计算具有几何周期结构的蜂窝材料的等效介电常数、磁导率以及反射系数。计算结果表明,蜂窝结构的等效介电常数和等效磁导率均小于基体材料的介电常数和磁导率。对于轴向厚度(区别于蜂窝壁厚度)不同的蜂窝材料,存在一个最优的基体材料占空比值,使得吸收层整体的反射率最小,这些结果对于蜂窝结构的设计具有一定意义。

铁氧体磁环串联结构磁导率的研究与验证

采用等效阻抗和等效磁导率的方法分析铁氧体磁环串联结构的磁导率,最终得到串联结构磁导率的函数,并通过测量不同材料的铁氧体构成的串联结构的磁导率,验证了理论分析结果的有效性。

铁氧体磁环并联结构磁导率研究与验证

采用等效阻抗和等效磁导率的方法对铁氧体磁环并联结构磁导率进行理论分析,最终得到并联结构磁导率的函数,并通过测量不同材料的铁氧体构成的并联结构的磁导率,验证了理论分析结果的有效性。

基于微磁的连续油管在线检测技术

连续油管作业技术已经在钻井、完井、防砂、试油、采油、修井、测井等井下作业领域得到了广泛应用,在线缺陷检测对于保证连续油管安全运行意义重大。为此,将微磁检测技术引入到连续油管管体的缺陷检测,采用电涡流检测技术来测量油管椭圆度,并建立了油管缺陷的微磁检测等效磁导率计算模型、推导了5个参数计算油管椭圆度的方法。在此基础上研制了连续油管电磁检测系统样机,通过微磁检测装置上均匀安装的6个磁通门测磁传感器和用于椭圆度测量的6个电涡流传感器,获得6个所测量油管在圆周上的距离数据,把第6个涡流传感器用于对椭圆度测量结果进行校验。实验结果表明,该检测仪器的检测速度可达1m/s,缺陷分辨率为0.1mm,椭圆度检测精度高达1%;可对连续油管使用过程中常见的腐蚀、裂纹缺陷和椭圆度缺陷同时进行检测,检测速度快、效率高、稳定可靠。该项成果为连续油管的快速检测应用提供了技术保障。

周期性单负介质平板层的传输特性

利用传输矩阵法研究了无色散的周期性单负介质平板层的传输特性。研究表明当晶格常数与波长可比拟时电磁波很难通过,而当波长远大于晶格常数时通过相邻界面倏逝模电场的耦合作用,可使一定频率的电磁波产生耦合共振导致隧穿。在波长很长时可将性质差异的介质平板层进行均匀化处理,并给出其等效介电常数和等效磁导率,进而讨论左手材料的实现条件。

多层吸波材料的电磁参数反演

提出了一种可以通过多层吸波材料的反射系数和传输系数来推导其等效材料的介电常数eεff和磁导率eμff的方法。等效eεff和eμff是与多层吸波材料具有相同反射系数和传输系数的单层均匀材料的电磁参数。引入等效eεff和eμff可以极大简化吸波材料的分析和设计。计算或测量得吸波材料的反射系数和传输系数后,由本工作给出的公式可以方便地求出等效eεff和eμff。

新型异向介质及其在滤波器中的应用

提出了一种结构简单、损耗小、阻带宽的新型异向介质单元。在对该异向介质单元进行等效电路分析的基础上,研究了其结构参数对电磁波传输的影响,并利用S-参数提取法对其等效磁导率和介电常数进行了提取,揭示了该异向介质单元的带阻工作原理并进一步验证了其等效电路和分析的合理性。采用该异向介质单元设计出的截止频率为9.6 GHz的波导高通滤波器具有非常紧凑的尺寸(20.00 mm×22.86 mm×10.16 mm)、小于0.17 dB的通带损耗和陡峭的阻带过渡曲线,这是常规介质滤波器所无法比拟的。

负折射指数物质与潜在应用

根据负折射指数物质概念和负折射指数物质研究的最新进展,提出金属谐振环、光子晶体、和电感电容集总元件等负折射指数结构。依据归纳法并结合作者的工作提出了开展此项研究在理想透镜天线、相移器、平衡器、耦合器等应用。发现其在军事、通讯上可能应用,以及开辟新科学制造新器件的发展方向。

负折射指数物质

介绍负折射指数物质(NRM)基本概念,然后说明负折射指数物质研究的最新发展,对其金属谐振环、光子晶体、和电感电容集总元件等典型结构进行分类说明,归纳研究的最新进展与发展方向.

外加恒定磁场复合微波媒质负折射率条件

以亚铁磁媒质-YIG为基体,在其中嵌入金属导体线阵列是人工合成负折射率微波媒质的一种新方法。该方法采用了复合媒质磁导率张量的修正有效媒质理论,并推导出复合媒质介电常数张量的修正有效媒质理论,把在恒定磁场作用下复合媒质宏观上等效为一种磁导率和介电常数都为各向异性的媒质。分析得到了等效磁导率和等效介电常数张量,做出了色散曲线,获得了负折射率条件。

双阻带单负介质在带通滤波器中的应用

提出一种具有双阻带特性的单负介质并据此设计出小型化高性能的带通滤波器。首先对该单负介质单元进行等效电路分析并利用散射矩阵进行等效磁导率的提取,揭示了该异向介质单元的带阻工作原理和验证了其等效电路分析的合理性;然后在此基础上研究介质单元的结构参数对其传输性能的影响,据此设计出中心频率为10 GHz的带通滤波器具有非常紧凑的尺寸(25 mm×22.86 mm×10.16 mm)以及具有小于0.16 dB的通带损耗和良好的阻带抑制性能,这是常规介质滤波器所无法比拟的。

基于分形的左手材料设计

为了寻找一种设计出特异媒质单元结构的可行方法,利用分形理论中的文法构图法,采用不同的公理和改写规则,设计出两种全新的分形图案,之后将其周期性地分别蚀刻在介质板两面,通过电磁仿真软件HFSS得到其散射参数的幅值和相位,利用等效参数提取软件提取其等效参数,成功构造出特异媒质中的一类,即左手材料,且在5.5～6 GHz频率下其等效介电常数和等效磁导率均为负。利用分形理论构造特异媒质单元结构的方法是方便可行的,且图形有无穷可能性。