基于同面电容成像的航天隔热复合材料粘接缺陷检测方法

为了实现对航天隔热复合材料粘接缺陷的可视化检测,在分析同面电容成像(CPCI)系统模型及图像重建原理的基础上,提出了一种基于Kalman滤波的CPCI算法,并通过对估计电容值和测量电容值依赖程度的不断调整来实现最优估计。构建了仿真实验,验证了采用基于Kalman滤波的CPCI算法在缺陷检测中的可行性和有效性。与采用常规CPCI算法的检测实验结果进行了对比,结果表明,所提图像重建算法获得的粘接缺陷图像精度具有较大的提升。

基于Ansoft的同面电容传感器的研究与仿真

阐述了利用同面电容传感器对复合材料进行无损检测的原理,运用AnsoftMaxwell有限元分析软件对不同极板间距和屏蔽电极形式的传感器进行仿真计算,比较分析了不同极板间距的传感器产生的电场强度变化趋势,研究了不同屏蔽电极对传感器检测特性的影响。仿真结果表明:传感器极板间距越大,检测深度越大,检测特性越好;在3种屏蔽电极中,环形屏蔽电极的检测特性最好。

同面电容器中电场沿垂线方向的衰减特性

从电位所满足的拉普拉斯方程出发，应用分离变量法研究了条状同面电容器中电场沿垂线方向的衰减特性．在极板门缝隙宽度趋于零和不为零两种情况下，导出了电位、电场强度的表达式，分析了极板宽度和极板间的缝隙对电场衰减特性的影响.

多极对长条形同面电容器的电场分布

多极对长条形同面电容器的电场分布郝文清高旭辉史云涛（内蒙古大学电子工程系，０１００２１，呼和浩特）ＴｈｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｉｅｌｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣｏｐｌａｎａｒＭｕｌｔｉ－ＳｔｒｉｐＣａｐａｃｉｔｏｒＨａｏＷｅｎｑｉｎｇＧａｏＸｕｈ...

同面阵列电容传感器输出信号质量评估研究

通过有限元仿真和实验系统评估了3×4阵列电极同面电容传感器电极对输出信号质量。结果表明,减少电极间距和增加接触边缘长度有利于提高电极对输出信号质量。提出了一种评估同面电容传感器输出信号质量的指标——电极利用率。对不同独立电极数量电极利用率的输出信号质量进行了评估。结果表明,增加独立电极数量只能在一定程度上增加有效输出信息,且引入大量噪声。随着独立电极数量增加,电极利用率下降,解释了独立电极数量增加输出信号质量反而下降的原因。图像重建结果与电极利用率分析结论一致。实验和仿真结果验证了电极利用率评估多电极同面电容传感器输出信号质量的有效性。该方法和结论可为同面电容传感器阵列电极设计和输出信号处理提供参考。

以MoS_(2)修饰的3D打印还原石墨烯气凝胶制备微型超级电容器电极

微型超级电容器(MSCs)具有高的功率密度和卓越的循环性能,广泛的潜在应用,因而受到诸多关注。然而,制备具有高表面电容和能量密度的MSCs电极仍然存在挑战。本研究使用还原石墨烯气凝胶(GA)和二硫化钼(MoS_(2))作为材料,结合3D打印和表面修饰方法成功构建了具有超高表面电容和能量密度的MSCs电极。通过3D打印技术,获得具有稳定宏观结构和GA交联微孔结构的电极。此外,采用溶液法在3D打印电极表面加载MoS_(2)纳米片,进一步提高了材料的电化学性能。具体而言,电极的表面电容达3.99 F cm^(−2),功率密度为194μW cm^(−2),能量密度为1997 mWh cm^(−2),表现出卓越的电化学性能和循环稳定性。这项研究为制备具有高表面电容和高能量密度的微型超级电容器电极提供了一种简单高效的方法,在MSCs电极领域具有重要的参考意义。

同面阵列电极敏感场优化方法

同面阵列电极敏感场的非线性特性导致图像重建过程存在严重的不适定性,为提高同面3×4阵列电容成像系统的成像质量与稳定性,提出了一种数据降维并结合平方增敏的方法对敏感场进行优化。该方法依据最大熵原理实现敏感场的自适应降维寻优,重构得到的特征敏感场与实际敏感场具有更高的特征匹配度。另外,平方化的增敏方式可以增强敏感场特征数据与和非特征数据的对比度,同时还可以减弱敏感场矢量求解造成的特征边缘波动性。最后通过同面3×4阵列电容成像系统,设计了多组实验对所提优化方法的有效性进行验证,结果表明敏感场优化后的重建图像质量与稳定性明显提高。

基于ANSYS的同面多电极电容传感器仿真研究

同面多电极电容传感器是一种新的飞机复合材料构件损伤检测技术,该检测技术的正问题中敏感场分布函数的计算要涉及到静电场中电容计算问题。在仿真研究中,电容要通过场的数值计算方法来求得。本文介绍了如何使用ANSYS有限元分析计算同面多电极电容传感器中的各电极对之间的电容,对检测材料发生异常及传感器参数改变时电容的变化进行了分析,为损伤检测的特征提取和逆问题图像重构提供了仿真数据。

线面式电容传感器结构设计与传感特性研究

提出了一种基于自阻尼垂向测量参考的线面式电容传感器,对垂向运动中的残留水平位移进行精确测量。线面式电容传感器利用细丝电极作为直接垂向测量参考,消除了间接参考在其转换过程包含的系统误差;同时采用细丝末端的液体阻尼器保证细丝电极的稳定性。实验表明:在0.38~0.4 pF范围内,线面式电容传感器的分辨力优于0.05μm,短期稳定性约为0.1μm。

用于地表相对介电常数测量的同面极板电容传感器优化设计

在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测量灵敏度和测量范围的关系,并进行实际验证。结合应用场景,进一步优化极板设计。最终,共设计了三组极板,每块极板长300 mm,宽100 mm,极板间距为1 mm,极板宽度与极板间距比值为100∶1。经实际测试,传感器在60 mm的测量范围内,测量相对误差小于10%。

碳化钛/椴木多孔碳复合材料用于超级电容器性能的研究（英文）

碳化钛作为一种新兴的层状二维材料具有一些独特的物理化学性质,近年来引起了科研工作者广泛的注意。它是由化学选择性刻蚀的方法获得,在电化学如锂电池,超级电容器等领域展现出极好的应用前景。目前研究中碳化钛的电极往往活性物质负载量较低,导致面容量不佳,从而限制了其在大规模生产中的应用。本工作受自然界中椴木结构的启发,利用其多孔道、孔道弯曲度低、导电性好、低价环保等特点,将碳化钛与椴木活性炭复合,获得了一种具有高面电容且稳定的超级电容器,该电容器在2 mV/s的扫速下具有1983 mF/cm^2的面容量,同时活性材料负载量可以达到17.9 mg/cm^2。本研究为后续利用自然界构型材料与功能材料的复合提供了一定的借鉴。

平行板类电容器电容的计算

平行板电容器是一基本电容器,其电容的计算公式为:C=(ε_0S)/d,对于极板不为平面、面积不相等的平行板类电容器电容的计算则较为复杂.本文利用微积分原理,将一个普通电容器看成无限多个微电容器(平行板电容器)的串联,然后,根据电容器串联规律进行积分,最终求出电容器的电容计算公式.此方法是一个求解电容器电容普遍适用的方法,计算结果可以直接被应用.

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中,地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题,分析同面极板电容传感器测量原理,建立同面极板电容传感器理论模型,结合实际地表监测应用环境,完成传感器设计;引入电介质的德拜弛豫关系,研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率;设计信号调理电路,进行温湿度补偿,利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数,提高测量精度。实验结果表明,该系统测量误差小于5%,能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。

相对介电常数实时监测系统设计

为解决相对介电常数的快速测量以及长时间监测其随环境变化的问题,在研究不同填充介质对共面平板电容量值影响的基础上,提出了用同面电容法测量材料的相对介电常数。设计了包含同面多电极电容传感器、电容测量电路、单片机控制与液晶显示电路的测量系统,实现了相对介电常数测量。实验结果表明:该系统能有效地测量固体材料的相对介电常数,精度可达到5%。测量系统无需制样,只需将传感器测量区域靠近待测目标即可实现快速测量和长时间在线监测。

基于PCA-GA-RSPSVM的复合材料损伤检测技术研究

针对复合材料损伤检测数据少、效率低等问题,提出一种基于主元分析(PCA)和改进的轮换对称分块支持向量机(RSPSVM)的损伤识别算法,并用其进行飞机复合材料构件损伤检测。首先,算法对平面多电极电容传感器检测模型等面积剖分,获取足够多复合材料检测样本;然后引入遗传算法(GA)改进RSPSVM获得更好的分类性能,并且结合PCA提取主特征向量用于降低特征向量维度和缩短训练时间,将新的特征集送入改进的RSPSVM算法,实现PCA-GA-RSPSVM识别算法;最后,用3种复合材料样板的实测值对算法进一步验证。经过仿真数据与实测数据的验证,有效的验证了PCA-GA-RSPSVM算法应用于飞机复合材料构件损伤检测的有效性。

新型管件探测器的研制

介绍一种应用同面电容式传感器的便携式墙体内浅层管件探测器。针对小电容检测问题,应用微分放大式检测电路,采用加保护电极的方法以抗干扰。对墙体模型的实测实验表明,该探测器能很好地检测出墙体内浅层管件,有效解决国内浅层墙体内非金属管件的探测问题,具有较强的实用价值。