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一种基于高阻硅衬底的高精度RF MEMS衰减器设计 预览
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作者 张一飞 李孟委 吴倩楠 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第3期269-275,共7页
针对RF MEMS衰减器插入损耗及衰减精度较差的问题,设计了一种高阻硅衬底的高精度RF MEMS衰减器,采用共面波导(Coplanar waveguide简称CPW)将喇叭式功分器结构、悬臂梁式直板状RF MEMS开关以及π形衰减电阻网络集成,作为衰减器的基本单元... 针对RF MEMS衰减器插入损耗及衰减精度较差的问题,设计了一种高阻硅衬底的高精度RF MEMS衰减器,采用共面波导(Coplanar waveguide简称CPW)将喇叭式功分器结构、悬臂梁式直板状RF MEMS开关以及π形衰减电阻网络集成,作为衰减器的基本单元.此外,本文还设计了喇叭式功分器将信号渐变式传输到衰减器中,用以减小系统的插入损耗,并结合悬臂梁式直板状RF MEMS开关结构和衰减电阻,提高衰减系统的衰减精度.同时通过HFSS仿真软件对衰减器的射频性能进行模拟验证,得到DC~20 GHz频段内,插入损耗中心值优于1.35 dB,驻波比小于1.08 dB,0~70 dB范围内的衰减精度优于±2 dB,这些指标均优于目前常用的RF MEMS衰减器.由此可见,优化衰减器中的功分器与开关结构是提高射频衰减器射频性能的一种有效方法,为高精度、低驻波比的衰减器工艺制作提供了一种设计方案. 展开更多
关键词 RFMEMS衰减器 喇叭型功分器 HFSS仿真 高精度 低驻波比
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隧道磁阻微陀螺结构设计与加工 预览
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作者 丁希聪 李孟委 秦世洋 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第2期180-185,共6页
微机械陀螺的核心技术是微弱柯氏力的检测,而常规的微弱柯氏力检测水平已达到极限.本文设计了一款新颖的基于隧道磁阻效应检测的面内微陀螺结构,利用隧道磁阻效应的高灵敏特性来实现微弱柯氏力的高灵敏检测.阐述了隧道磁阻微陀螺的工作... 微机械陀螺的核心技术是微弱柯氏力的检测,而常规的微弱柯氏力检测水平已达到极限.本文设计了一款新颖的基于隧道磁阻效应检测的面内微陀螺结构,利用隧道磁阻效应的高灵敏特性来实现微弱柯氏力的高灵敏检测.阐述了隧道磁阻微陀螺的工作原理,分析了微陀螺的动力学方程,完成了微陀螺结构设计、工艺加工及测试.测试结果表明:微陀螺驱动方向和检测方向谐振频率分别为6 853Hz和6 854Hz,与理论仿真基本一致;微陀螺驱动方向Q值为571.1,检测方向Q值为527.3,结构灵敏度为15.3nm/°/s. 展开更多
关键词 隧道磁阻效应 柯氏力 微陀螺 谐振频率 结构灵敏度
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一种三频带微带带通滤波器的设计 预览
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作者 刘秋慧 韩跃平 +2 位作者 吴倩楠 李孟委 王姗姗 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第3期276-280,共5页
为了满足射频前端系统对滤波器的小型化、多频带、高集成度等性能的需求,设计并制作了一种三频带微带带通滤波器,它是由多个弯折型谐振器串联而成,可在DC~4.5GHz的工作频段内实现三频带带通滤波的功能,整体结构尺寸为40mm×15mm.利... 为了满足射频前端系统对滤波器的小型化、多频带、高集成度等性能的需求,设计并制作了一种三频带微带带通滤波器,它是由多个弯折型谐振器串联而成,可在DC~4.5GHz的工作频段内实现三频带带通滤波的功能,整体结构尺寸为40mm×15mm.利用有限元仿真软件HFSS建立三维结构模型,通过参数扫描获得带通滤波器最佳性能指标,并利用矢量网络分析仪进行测试.测试结果表明,该滤波器的三个中心频率分别为2.23,2.83,4.05GHz,插入损耗为0.91dB@4.05GHz,带外抑制为45.64dB@1.18GHz.该微带带通滤波器性能良好,测试结果与仿真结果基本一致. 展开更多
关键词 滤波器 三频带 谐振器 有限元仿真 插入损耗 带外抑制
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垂直腔面发射激光器的内调制特性 预览
4
作者 胡旭文 李云超 +1 位作者 张彦军 闫树斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期315-321,共7页
面向芯片原子钟(Chip Scale Atomic Clock,CSAC)的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)通过微波调制产生具有特定光频差的相干激光,与原子作用后的跃迁谱线频率作为参考标准,最终可获取高精度的频率信号... 面向芯片原子钟(Chip Scale Atomic Clock,CSAC)的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)通过微波调制产生具有特定光频差的相干激光,与原子作用后的跃迁谱线频率作为参考标准,最终可获取高精度的频率信号。因此,垂直腔面发射激光器在芯片原子钟系统中至关重要。介绍了VCSEL激光器的内调制原理,搭建了其内调制特性实验测试平台,开展了激光器对射频调制响应特性研究,记录了激光器边带信号随着注入电流和射频输出功率的变化情况,并分析了射频调制对激光器边带信号的影响特性以及Bogatov现象引起的边带不对称现象。实验结果显示:当射频信号频率为3.41734 GHz,注入电流为1.2 mA,射频输出功率为3.5 dBm时,可获得优化的高频调制光谱,为芯片原子钟提供优质的光源。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 芯片原子钟 射频调制 边带信号 注入电流
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相干布局囚禁原子钟原子气室内部缓冲气体组分的优化
5
作者 李云超 胡旭文 +5 位作者 张璐 刘召军 张开放 牟仕浩 闫树斌 张彦军 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第12期30-35,共6页
频率稳定度是评价相干布局囚禁(CPT)原子钟性能的重要指标,而原子气室内部缓冲气体的种类及其气压比是影响CPT原子钟频率稳定度的主要因素。选用Ar与N2为缓冲气体,从理论上对其温度频移特性进行仿真分析,并在不同缓冲气体气压比例的条... 频率稳定度是评价相干布局囚禁(CPT)原子钟性能的重要指标,而原子气室内部缓冲气体的种类及其气压比是影响CPT原子钟频率稳定度的主要因素。选用Ar与N2为缓冲气体,从理论上对其温度频移特性进行仿真分析,并在不同缓冲气体气压比例的条件下实验测量了CPT原子钟的温度频移特性。根据理论与实验结果确定了原子气室内部缓冲气体最佳的比例,并给出了与之对应的最小温度频移工作点。研究结果对设计CPT原子钟原子气室内部的缓冲气体气压比及其工作温度具有借鉴作用。 展开更多
关键词 原子与分子物理 原子钟 原子气室 频率稳定度 温度频移
基于涡流传感的金属表面缺陷检测方法研究 预览
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作者 韩宁 张志杰 +1 位作者 尹武良 赵晨阳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期704-710,共7页
针对发动机涡轮叶片在制造及服役的过程中极易产生微裂纹的问题,以航空铝合金6A02为研究对象,对传统的涡流传感探头进行了有限元建模及参数优化。分析了激励线圈与特定被测金属材料耦合作用时的传感特性,基于巨磁阻(GMR)芯片设计了用于... 针对发动机涡轮叶片在制造及服役的过程中极易产生微裂纹的问题,以航空铝合金6A02为研究对象,对传统的涡流传感探头进行了有限元建模及参数优化。分析了激励线圈与特定被测金属材料耦合作用时的传感特性,基于巨磁阻(GMR)芯片设计了用于检测微细裂纹的电涡流探头并开发了相应的测试系统,研究了探头扫描方向与GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,提出了基于小波分析的噪声消除和特征识别的数据处理方法,得到了良好的效果。实验表明探头具有高灵敏度,能够达到200μm宽度的检测水平。 展开更多
关键词 涡流传感 缺陷检测 GMR 小波分析
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低温锂电池智能充放电模块设计 预览
7
作者 魏明岩 焦新泉 侯卓 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第4期571-572,649共3页
详细阐明了低温锂电池智能充放电电路设计,并通过实验研究验证低温锂电池的容量和充放电特性。研究结果表明:基于BQ2057充电管理芯片和MIC29302稳压芯片设计的充放电电路实现了对锂电池的科学充放电,实际应用中充电、供电稳定可靠。
关键词 低温 锂电池 充放电特性 智能充放电电路 BQ2057
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双波段比色测温技术的应用 预览
8
作者 张林 张志杰 李岩峰 《现代电子技术》 北大核心 2019年第8期1-5,共5页
影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一... 影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一些问题,结合理论知识对这些实际问题进行分析,通过误差分析得出影响实验的主要因素。实验结果表明,温度在600~1000℃之间,拟合曲线法的最大误差为3.06%,温度越低噪声对实验精度影响越大,测温距离也是导致测量误差产生的主要因素。 展开更多
关键词 辐射测温 比色测温 双波段选取 误差分析 环境干扰 物体发射率
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振动测试用传感器低频特性分析与补偿 预览
9
作者 翟宇鹏 张志杰 张浩 《测试科学与仪器:英文版》 CAS CSCD 2019年第2期176-181,共6页
针对低频振动环境对航天产品结构的影响和危害,提出了基于正弦压力动态系统的一种振动测试用压电传感器低频动态研究方法,该方法应用双向双通道进出口同步技术的正弦压力动态系统对PCB公司的某压电传感器低频特性进行了实验研究,得到其... 针对低频振动环境对航天产品结构的影响和危害,提出了基于正弦压力动态系统的一种振动测试用压电传感器低频动态研究方法,该方法应用双向双通道进出口同步技术的正弦压力动态系统对PCB公司的某压电传感器低频特性进行了实验研究,得到其下限截止频率为0.26Hz。研究发现,当被测振动或冲击信号频率在1~200 kHz时,信号的正压作用时间的误差范围为4.87%~0.03%。并针对测振传感器低频响应进行了补偿,补偿效果良好。 展开更多
关键词 低频振动 压电传感器 下限截止频率 正弦压力动态系统 低频动态补偿
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多功能MEMS稳定平台实验仪设计 预览
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作者 张胜男 张鹏 +2 位作者 李孟委 王威 李维刚 《河南理工大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2019年第3期111-116,共6页
稳定平台是一种具有稳瞄稳像、目标跟踪、防抖隔震等功能的测试仪器,它包括角速率测量系统和伺服回路稳定控制系统,涵盖自动化、控制、电子科学等学科。设计一台多功能微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)陀螺稳定平台,... 稳定平台是一种具有稳瞄稳像、目标跟踪、防抖隔震等功能的测试仪器,它包括角速率测量系统和伺服回路稳定控制系统,涵盖自动化、控制、电子科学等学科。设计一台多功能微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)陀螺稳定平台,主要实现平台的稳定控制功能和转台的测试功能。首先,结合国内外研究现状及稳定平台的应用现状,从稳定平台的陀螺稳定平台和测试转台功能出发,对多功能MEMS陀螺稳定平台进行机械结构设计;然后,结合平台的技术指标,对稳定平台的硬件控制系统进行设计;最后,将平台放置于无磁转台上进行动静态测试。结果表明,平台满足静态下姿态稳定精度1°的要求,验证了所设计的稳定平台各项性能指标的合理性。 展开更多
关键词 稳定平台 机械结构设计 动静态测试
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pA级电流信号检测电路设计 预览
11
作者 王威 崔敏 +3 位作者 李孟委 张鹏 吴倩楠 张胜男 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第2期173-179,共7页
针对光电探测、MEMS传感器微弱电流检测,设计了一种高阻型I-V转化皮安级电流检测电路.通过分析电路环路稳定性,指出了电路稳定的条件以及环路补偿措施.分析了电路带宽的影响因素,给出了电路带宽计算方法.介绍了微弱电流检测电路的相关... 针对光电探测、MEMS传感器微弱电流检测,设计了一种高阻型I-V转化皮安级电流检测电路.通过分析电路环路稳定性,指出了电路稳定的条件以及环路补偿措施.分析了电路带宽的影响因素,给出了电路带宽计算方法.介绍了微弱电流检测电路的相关屏蔽措施.通过试验,对电路的性能进行了测试,实验测试表明:当输入微弱电流值大于10pA的时候,该电路最大误差为1.5%.电路的灵敏度为10.052 8mV/pA.该电路可满足光电探测与MEMS传感器微弱电流检测的需求. 展开更多
关键词 微弱信号检测 I-V电路 屏蔽 稳定性
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纳米光栅微陀螺前置放大电路的设计与分析 预览
12
作者 王威 崔敏 +2 位作者 李孟委 张鹏 梁洲鑫 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第4期123-128,共6页
针对纳米光栅微陀螺输出微安甚至皮安级的微弱电流信号,设计微弱电流信号的前置放大电路,研究微弱电流信号检测与电路稳定性的理论,提出一种低成本、低噪声、高信噪比的微弱电流检测方法,即高阻型的I-V转化法,并给出高阻型I-V转化电路... 针对纳米光栅微陀螺输出微安甚至皮安级的微弱电流信号,设计微弱电流信号的前置放大电路,研究微弱电流信号检测与电路稳定性的理论,提出一种低成本、低噪声、高信噪比的微弱电流检测方法,即高阻型的I-V转化法,并给出高阻型I-V转化电路的响应带宽计算公式以及电路稳定性的分析方法。通过搭建测试台,对电路性能及功能进行实际测试。实验结果表明:该电路可对皮安级的微弱电流信号进行检测放大,电路灵敏度为10mV/pA,最大检测误差为1.5%(当输入微弱电流值>10pA时),满足纳米光栅微陀螺的微弱电流检测的需求。 展开更多
关键词 纳米光栅陀螺 前置放大电路 微弱信号检测 I-V电路 稳定性
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石墨烯压力传感器采集存储电路设计与分析 预览
13
作者 王威 崔敏 +3 位作者 张鹏 张胜男 李孟委 王莉 《电视技术》 2019年第1期98-101,共4页
针对测试石墨烯压力传感器动态响应特性的需求,进行了数据采集电路的设计。首先,根据传感器输出信号的特征,选用全差分运算放大器THS4521以及ADC10D040对硬件电路进行设计,运用三级运放实现对信号的300倍放大;然后,分析了电路系统的电... 针对测试石墨烯压力传感器动态响应特性的需求,进行了数据采集电路的设计。首先,根据传感器输出信号的特征,选用全差分运算放大器THS4521以及ADC10D040对硬件电路进行设计,运用三级运放实现对信号的300倍放大;然后,分析了电路系统的电压分辨能力与传感器输出信号的最小变化电压的关系,说明了电路可以满足系统的设计要求。最后,通过Mltisim13.0与TINA-TI仿真验证了电路设计的合理性。 展开更多
关键词 石墨烯压力传感器 信号放大电路 A/D转换电路 精度计算 仿真测试
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基于硅纳米线检测的微加速度计设计与噪声分析 预览
14
作者 程壑 王宾 +2 位作者 蒋孝勇 李孟委 唐军 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第1期84-89,共6页
利用硅纳米线压阻系数比压敏电阻压阻系数高的特性,设计了一种基于硅纳米线的加速度计.首先对硅纳米线微加速度计结构参数进行了设计,利用ANSYS软件对微加速度计结构进行静态分析;其次利用COMSOL对硅纳米线压阻系数进行了仿真计算;最后... 利用硅纳米线压阻系数比压敏电阻压阻系数高的特性,设计了一种基于硅纳米线的加速度计.首先对硅纳米线微加速度计结构参数进行了设计,利用ANSYS软件对微加速度计结构进行静态分析;其次利用COMSOL对硅纳米线压阻系数进行了仿真计算;最后对其总灵敏度进行计算,并对微加速度计的噪声进行了分析计算.仿真结果表明,该款硅纳米线微加速度计的理论灵敏度达到35.09 mV/g,带宽为5 784Hz,噪声为4.7μg/(Hz)(1/2). 展开更多
关键词 微加速度计 硅纳米线 噪声分析 灵敏度
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新型电磁反后坐装置运行机理研究与仿真分析 预览
15
作者 黄通 郭保全 +3 位作者 朱家萱 丁宁 张彤 毛虎平 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第7期109-112,169共5页
为了简化火炮结构,实现对后坐阻力的实时控制,以产生理想的后坐阻力平台,参考传统电磁阻尼器原理,提出了一种将制退机,复进机与复进节制器耦合集成的新型电磁反后坐装置。后坐时利用电磁力产生制退力,并通过对可变电阻的实时控制实现阻... 为了简化火炮结构,实现对后坐阻力的实时控制,以产生理想的后坐阻力平台,参考传统电磁阻尼器原理,提出了一种将制退机,复进机与复进节制器耦合集成的新型电磁反后坐装置。后坐时利用电磁力产生制退力,并通过对可变电阻的实时控制实现阻力平台,利用直线发电机原理将后坐能量转化为电能储存,在线圈上加载产生复进力推动火炮复进;建立电磁反后坐装置的数学模型,并基于场路耦合有限元法对电磁反后坐装置性能进行仿真分析,研究结果表明:电磁反后坐装置能够实现对后坐复进运动的控制,降低后坐阻力峰值,实现后坐阻力平台效应。 展开更多
关键词 反后坐装置 电磁阻尼 后坐阶段 复进阶段 复进节制阶段
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基于无磁转台的微小型稳定平台性能指标测试方法 预览
16
作者 冷贺彬 朱平 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第6期42-45,53共5页
传统的棱镜光学测量方法大多针对大型转台和云台,微小型稳定平台体积小无法安装光学棱镜,且光学测量成本高,为解决传统测量方法无法应用于微小型稳定平台测试中的问题,提出采用无磁转台测量方法。该文利用0.05°高精度无磁转台提供... 传统的棱镜光学测量方法大多针对大型转台和云台,微小型稳定平台体积小无法安装光学棱镜,且光学测量成本高,为解决传统测量方法无法应用于微小型稳定平台测试中的问题,提出采用无磁转台测量方法。该文利用0.05°高精度无磁转台提供不同倾角姿态参考,采集惯组姿态数据和稳定平台控制码盘数据,分析得到稳定平台角度测量精度、角度指向精度和角度稳定精度。为验证该方法的可行性,搭建微小型稳定平台样机和上位机数据采存软件。测得自制稳定平台姿态测量误差0.6°,角度指向误差0.73°,角度稳定误差0.1°。该测量方法对微小型稳定平台的性能指标测量方面具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 微小型稳定平台 惯性姿态测量 指向精度 无磁转台
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微小型MEMS测试标定实验仪伺服系统设计 预览
17
作者 张鹏 李维刚 +2 位作者 王树森 李孟委 李登 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第5期476-480,共5页
以实验教学为使用背景设计了一台多功能微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)测试标定平台,主要实现平台稳定控制功能和转台测试功能.针对中低精度MEMS惯性器件的测试标定需求,提出了设计的关键技术及指标,分析了陀螺伺服... 以实验教学为使用背景设计了一台多功能微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)测试标定平台,主要实现平台稳定控制功能和转台测试功能.针对中低精度MEMS惯性器件的测试标定需求,提出了设计的关键技术及指标,分析了陀螺伺服稳定平台原理,从坐标系变化的角度分析了干扰信号的耦合机理,同时解释了稳定平台隔离震动的工作原理.对陀螺稳定平台常用的双闭环控制原理进行建模和Simulink仿真,结果表明所设计的陀螺稳定平台伺服系统的控制策略能满足陀螺稳定平台控制需求. 展开更多
关键词 稳定平台 实验教学 伺服 双闭环控制 SIMULINK仿真
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BOC信号自相关函数边峰消除方法改进和性能分析 预览
18
作者 张鹏 张胜男 +3 位作者 王存宝 李孟委 张晓峰 李维刚 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第3期265-268,275共5页
BOC调制信号自相关函数的多峰性会给信号捕获带来模糊影响,而传统自相关边峰消除技术需要计算BOC(n,n)的互相关函数和自相关函数,存在计算量大,软硬件实现复杂的缺点.本文对自相关边峰消除技术加以改进,只需进行自相关函数计算就可以实... BOC调制信号自相关函数的多峰性会给信号捕获带来模糊影响,而传统自相关边峰消除技术需要计算BOC(n,n)的互相关函数和自相关函数,存在计算量大,软硬件实现复杂的缺点.本文对自相关边峰消除技术加以改进,只需进行自相关函数计算就可以实现正余弦BOC北斗信号的捕获.分析和实验结果表明,改进后的算法运算量低,采用所构造的函数捕获伪码相位的主峰和边峰的比值明显高于采用直接捕获伪码相位的主峰和边峰的比值,由1dB提升至12dB更容易准确捕获北斗微弱信号,验证了所构造的函数的有效性. 展开更多
关键词 北斗 自相关函数 ASPECT 捕获
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火炮后坐能量转换装置动力学特性研究 预览
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作者 郭保全 黄通 +2 位作者 毛虎平 张彤 昝博勋 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2019年第2期1-5,共5页
利用直线发电机技术将火炮后坐动能转换为电能再利用,设计了一种新型火炮后坐能量转换装置。基于等效磁路法和虚功原理推导出该型直线发电机电磁力的解析公式;按照火炮后坐运动规律建立火炮后坐能量转换装置动力学模型;并结合有限元法... 利用直线发电机技术将火炮后坐动能转换为电能再利用,设计了一种新型火炮后坐能量转换装置。基于等效磁路法和虚功原理推导出该型直线发电机电磁力的解析公式;按照火炮后坐运动规律建立火炮后坐能量转换装置动力学模型;并结合有限元法对装置电磁场模型进行分析,研究分析了该装置的电磁阻力特性和动力学特性;提出了一种利用可调电阻对火炮后坐能量转换装置电磁力进行调控的方法,并进行仿真验证。结果表明,该种方法能够有效的对电磁阻力进行调控,为火炮后坐能量转换装置进一步应用提供依据。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 火炮后坐 能量转换 电磁阻力
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新型电磁脉冲协调器性能分析 预览
20
作者 黄通 郭保全 +1 位作者 毛虎平 张彤 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第1期38-43,56共7页
针对传统弹药协调器耗能大,结构复杂的问题,根据电磁脉冲弹射原理,结合协调器运动规律,提出了一种新型电磁脉冲协调器设计方案,并建立该型协调器的动力学模型,分析了脉冲电流对协调器运动规律的影响.根据供弹特性要求,提出了两种脉冲电... 针对传统弹药协调器耗能大,结构复杂的问题,根据电磁脉冲弹射原理,结合协调器运动规律,提出了一种新型电磁脉冲协调器设计方案,并建立该型协调器的动力学模型,分析了脉冲电流对协调器运动规律的影响.根据供弹特性要求,提出了两种脉冲电流放电方案并进行分析.研究发现,与传统协调器相比,电磁脉冲协调器运行速度快,结构简单,具有进一步研究使用的前景.在协调器运行初期施加窄波脉冲电流比在中期施加宽波脉冲电流更为有效. 展开更多
关键词 电磁弹射 协调器 脉冲电流
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