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高压放电系统传导电磁干扰建模及滤波抑制方法研究

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高压放电系统传导电磁干扰建模及滤波抑制方法研究

作者：王杰电子科技大学

学位级别：硕士

电子设备的不断进步及广泛应用使得空间人为造成的电磁能量持续增长,大量电磁噪声以电磁场形式在空间传播,电磁环境日益复杂。为保证电子设备能在复杂电磁环境中正常运行,必须提高设备自身的抗电磁干扰水平,也就是发展和完善电磁干扰抑... 详细信息

电子设备的不断进步及广泛应用使得空间人为造成的电磁能量持续增长,大量电磁噪声以电磁场形式在空间传播,电磁环境日益复杂。为保证电子设备能在复杂电磁环境中正常运行,必须提高设备自身的抗电磁干扰水平,也就是发展和完善电磁干扰抑制技术。本文以实际工程中的高压放电系统为研究对象,对高压放电系统传导电磁干扰的建模及其滤波抑制方法进行了研究,主要内容如下:(1)高压放电系统仿真模型的建立及电磁干扰的分析与确定。首先对系统的部件组成以及工作原理进行了介绍。接着结合电磁兼容三要素,分析并确定了系统电磁干扰的产生机理。然后根据系统结构特点与工作原理,结合各仿真软件的算法特点与适用范围,选取了CST作为本研究中的仿真软件,并对系统的场线路耦合仿真模型进行了建立。最后启动场线路协同仿真耦合计算,得出了系统中的辐射及传导EMI,确认了地线串扰传导EMI是该系统中的主要电磁干扰,并分析了地线串扰对电路产生干扰的影响作用机理,同时结合系统工作中的实际情况,选取了电源转换电路作为系统仿真中的受扰电路进行研究。(2)二极管SPICE模型建立方法研究及受扰电路的搭建、仿真与分析。对二极管SPICE模型的建立方法进行了研究,对SPICE仿真器及SPICE模型进行了详细分析,研究了建立二极管SPICE模型所需要的模型参数,然后以型号为2CZ106的快恢复整流二极管为例,详细说明了二极管SPICE模型的建立方法及步骤,并建立得出了2CZ106的SPICE模型,将其应用到了受扰电路的搭建中,完成了受扰电路的搭建,最后对受扰电路在电磁干扰影响下的工作状态进行了仿真分析。(3)传导电磁干扰滤波抑制方法研究。提出了一种基于电容频率特性的传导电磁干扰滤波方法。介绍了电容频率特性,分析了电容在滤波电路中的工作原理。最后将电容的频率特性与滤波原理相结合,提出了一种准确的滤波方法:即首先对所提取的串扰信号实施傅里叶变换,获取该串扰信号的能量分布频谱图;然后根据该图对干扰信号的能量分布进行分析,找到主要频率点;最后通过电容阻抗计算公式,推导计算出最佳滤波电容值。仿真结果表明,该方法具有较好的滤波效果,干扰信号得到有效抑制。

关键词：传导电磁干扰 SPICE模型电磁干扰抑制频率特性滤波

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电磁炉噪声的频谱结构分析及贡献度计算

电磁炉噪声的频谱结构分析及贡献度计算

作者：陆煜桦电子科技大学

学位级别：硕士

人们在日常生活中越来越注重噪声问题。电磁炉具有众多优点,逐渐成为21世纪不可或缺的家用电器之一。但它在使用过程中会辐射出较大的噪声,影响使用感。本文从噪声源控制的角度出发,对电磁炉进行噪声测试,并分析其噪声频谱结构,确定噪... 详细信息

人们在日常生活中越来越注重噪声问题。电磁炉具有众多优点,逐渐成为21世纪不可或缺的家用电器之一。但它在使用过程中会辐射出较大的噪声,影响使用感。本文从噪声源控制的角度出发,对电磁炉进行噪声测试,并分析其噪声频谱结构,确定噪声组成以及噪声成分的贡献度,对电磁炉的噪声控制及针对性的降噪提供依据。具体研究内容如下:(1)电磁炉噪声源特性分析。通过电磁炉的工作原理以及组成结构的分析,可以判断电磁炉噪声包括风扇噪声(主要为空气动力性噪声)、电磁性噪声、机械性噪声以及水的沸腾噪声等。通过机理分析,了解各噪声源的频谱特性。(2)电磁炉噪声频谱结构分析。对电磁炉在不同工况下烧水过程的噪声进行测试,并对测试所得的时域噪声对比,分析不同水量、不同功率、以及锅具的不同放置对噪声的影响。再通过LMS ***软件,对测试数据进行处理,将电磁炉时域噪声转换为频域噪声。通过对不同工况的噪声频谱图以及彩色图的分析,分离各噪声成分。特别是悬空加热状态下电磁炉工作噪声的频谱分析,100Hz基频及其高阶倍频非常明显得呈现。进一步确定锅具的振动为电磁炉主要振动噪声辐射源之一,以及电磁炉噪声中电磁性噪声成分。通过噪声彩色图观察得水沸腾引起的噪声频率变化特征。电磁振动也主要作用于锅具底部产生振动而辐射出噪声。因此,水体的沸腾振动会与电磁振动相互耦合作用于锅具,产生耦合振动噪声。通过不同特殊时间点的噪声频谱对比,观察得水沸腾引起的耦合振动现象。(3)各噪声成分的贡献度计算。通过不同时段噪声量的增减及声功率的占比计算可算得各噪声成分的贡献度。电磁炉工作初期,噪声主要为电磁性噪声与风扇噪声。从贡献度上可分析得:低功率加热时,风扇噪声贡献度较大;随加热功率增大,电磁性噪声贡献度增大。加热中期,水在核态沸腾状态时,水沸腾噪声的贡献度在90%以上。加热后期,水在过渡沸腾以及模态沸腾时,低频的大气泡扰动很明显得增强电磁频点噪声,即为耦合振动现象,水沸腾噪声的贡献度在70%以上。

关键词：电磁炉频谱分析电磁性噪声沸腾噪声贡献度

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基于电磁拓扑的机箱屏蔽特性分析方法研究

基于电磁拓扑的机箱屏蔽特性分析方法研究

作者：罗静雯电子科技大学

学位级别：硕士

电磁屏蔽是抑制电磁干扰的一种重要手段,也是电磁兼容性设计的首要方法。屏蔽机箱能够有效减小电磁干扰对电子设备的危害,很大程度上影响着设备的电磁兼容性。因此,机箱的屏蔽特性分析方法研究十分重要。近年来,基于电磁拓扑和BLT方程... 详细信息

电磁屏蔽是抑制电磁干扰的一种重要手段,也是电磁兼容性设计的首要方法。屏蔽机箱能够有效减小电磁干扰对电子设备的危害,很大程度上影响着设备的电磁兼容性。因此,机箱的屏蔽特性分析方法研究十分重要。近年来,基于电磁拓扑和BLT方程的机箱屏蔽特性分析方法得到广泛地关注。本文基于电磁拓扑理论研究机箱屏蔽特性分析方法,拓展了电磁拓扑及BLT方程在屏蔽分析方面的适用范围,主要内容包括以下几个方面:(1)基于BLT方程的机箱屏蔽效能计算方法研究。进一步扩展了基于BLT方程的机箱屏蔽效能计算方法,首先通过模型等效和孔缝散射参数的计算,推导出包含干扰源性质和机箱开孔性质的广义BLT方程,可计算机箱中心线上的屏蔽效能,等效电路法及数值仿真验证了所提方法的正确性。随后将广义BLT方程推广到双层机箱屏蔽效能的计算中,基于波导理论建立机箱内任意点与中心线上点的电场幅值关系,从而推导出任意观测点屏蔽效能的计算公式,并对其进行了验证。(2)基于电磁拓扑的机箱内部电磁干扰计算方法研究。基于电磁拓扑理论和良好屏蔽原则,将平面波干扰带孔缝机箱内传输线负载过程分解为两个相对独立的子问题。采用低频近似原理计算平面波照射不含传输线机箱其内部的电场值,并将机箱内的电场值作为传输线的近似激励源。采用Agrawal场线耦合模型构造电压BLT方程,计算传输线负载的干扰电压。数值仿真验证了所提方法的有效性,并探讨了所提方法的适用性。(3)基于电磁拓扑的嵌套机箱内部电磁干扰计算方法研究。通过建立嵌套机箱系统的电磁拓扑模型,完整地研究了嵌套机箱内部电磁干扰的计算方法,分析了电磁干扰的传递路径并确定系统的主要干扰路径。解析法和混合法分别用于计算系统的主要干扰路径。解析法基于较多假设和近似,能处理的模型有限,所得结果误差较大,但求解快速;混合法能够得到精确的结果,且能处理很多实际工程问题,耗费资源多于解析法,但远少于数值法。

关键词：电磁拓扑理论 BLT方程屏蔽效能电磁干扰

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弹载模块电路结构振动分析及优化方法研究

弹载模块电路结构振动分析及优化方法研究

作者：喻斌电子科技大学

学位级别：硕士

对电子设备进行振动性能分析及结构抗振优化,是提高其在振动环境下工作可靠性的主要手段之一,也是电子技术发展的重要前提。本文针对某种弹载模块电路,运用数值仿真方法对其动力学相关性能进行了分析,并提出相应的电子设备结构动力优化... 详细信息

对电子设备进行振动性能分析及结构抗振优化,是提高其在振动环境下工作可靠性的主要手段之一,也是电子技术发展的重要前提。本文针对某种弹载模块电路,运用数值仿真方法对其动力学相关性能进行了分析,并提出相应的电子设备结构动力优化方法,目的是提升该弹载电路在复杂环境下的抗振能力。为此本文从以下几个方面进行了研究:(1)模块电路有限元建模方法研究。根据总质量等效法简化掉电路中的微小细节与元器件,对分析结果影响不大;在对模型固定方式及部件连接方式建模的研究中发现,在软件中使用孔面固定仿真螺钉固定、梁单元仿真连接螺钉、铆接仿真引脚焊接都可以简化建模过程,提高计算效率,同时也能保证数值仿真的精度。(2)模块电路动力学性能分析。利用ANSYS Workbench软件完成对模块电路的模态分析;为确保建模方法与仿真分析的正确性,分别采用了锤击和扫频两种实验方法进行了验证,实验表明仿真结果可以接受,建模方法有效可行;在此基础上,完成了对模块电路的随机振动分析,得出在给定输入功率谱下结构的加速度响应情况。(3)模块电路动力特性优化方法研究。根据弹性薄板小挠度理论和横向振动理论,推导出基板在安装元器件前后的固有频率表达式,并利用仿真软件对所推导理论进行了算例分析。理论和仿真的结果揭示出:安装元器件后的固有频率大小由元器件质量和安装位置决定;而元器件安装位置对固有频率的影响与基板振型有关,当元器件位于基板振幅较大位置时,频率值较小,反之频率较大。根据这一规律,本文提出了基于元器件布局的电路板固有频率优化方法,并运用于实际模块电路中,优化后各阶固有频率皆有10%以上的增幅。(4)模块电路随机振动响应优化方法研究。对采用虚拟激励法得出的随机振动响应表达式做了进一步推导,将影响响应大小的因素挖掘出来。并从这些影响因素出发,提出相应的结构优化方法。将这些方法在算例模型上实现,并从对算例的分析中总结出规律,最后运用于模块电路,根据优化结果对各优化方法进行客观的评价。

关键词：电子设备建模方法动态性能模态实验结构优化

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相控阵天线热分析与振动分析

相控阵天线热分析与振动分析

作者：董志君电子科技大学

学位级别：硕士

相控阵天线(Phased Array Antenna)技术含量高,耗资比重大,它是相控阵雷达举足轻重的分系统。然而相控阵天线是大功率的电子设备,结构的高密度使单位体积内容易产生更大的热量,并且由于材料间热膨胀系数不匹配会导致器件和组件失效,因... 详细信息

相控阵天线(Phased Array Antenna)技术含量高,耗资比重大,它是相控阵雷达举足轻重的分系统。然而相控阵天线是大功率的电子设备,结构的高密度使单位体积内容易产生更大的热量,并且由于材料间热膨胀系数不匹配会导致器件和组件失效,因此必须关注热引起的天线失效问题。另外机械振动也是引起天线失效的主要原因之一。目前有限元仿真技术已经成为军事电子产品失效分析的关键技术。利用有限元法对相控阵天线中的许多复杂物理问题进行仿真分析,不仅能达到相当的精度,而且能有效地节约实验成本和时间。本论文以有限元分析软件ANSYS为实验手段,对相控阵天线的热可靠性和振动可靠性进行了相关研究。以相控阵天线为研究对象,在ANSYS中建立相关的有限元模型,编制了相应的APDL参数化分析程序,进行了温度场分析、热应力场分析和振动模态分析。通过对仿真结果进行分析研究,总结出可能影响天线可靠性的一些因素和规律,为合理地进行天线的结构设计提供一些参考依据。具体内容包括:1.分别对天线的核心器件、核心子部件、天线整体结构建立了热分析几何模型和有限元模型,利用有限元法对其进行了热学和热力学模拟,分析了核心器件、核心部件、天线整体结构的温度场分布规律、热应力和热变形分布规律。在对核心子部件进行分析时,重点对移相器模型的几何尺寸因素对子部件整体热分析的影响进行了具体研究。2.子结构温度凝聚热分析法是求解大型结构或由多个相同子结构组成的系统温度场的有效方法,主要优点是节约计算机资源,节约计算时间。本文以天线核心子部件为分析对象,探讨了子结构热分析法的应用,并深入研究了子结构热分析技术中主自由度选择方法,重点研究主自由度分布和数量的影响。3.分别对天线核心子部件和天线整体建立振动几何模型和有限元模型,分析了其动力学特征,包括固有频率和模态振型等振动参数。最后将天线子结构模态分析法和天线整体模型分析法的计算结果进行了对比。

关键词：相控阵天线有限元热分析振动子结构

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网上教学评价系统的建模、设计与开发

网上教学评价系统的建模、设计与开发

作者：蒋焱电子科技大学

学位级别：硕士

随着Internet技术的发展,网络教学日益成为一种非常重要的教学手段。与传统教学相比,网络教学的评价体系还很不完善。许多网络教学系统未能提供教学评价功能,或即使提供了相应功能,所采用的评价模型也往往很简单且已固化,不可替换,不仅... 详细信息

随着Internet技术的发展,网络教学日益成为一种非常重要的教学手段。与传统教学相比,网络教学的评价体系还很不完善。许多网络教学系统未能提供教学评价功能,或即使提供了相应功能,所采用的评价模型也往往很简单且已固化,不可替换,不仅可维护性差、不具有通用性,而且传统教育评估方法难于适应现在社会对学生综合素质评价的要求。与此同时,基于网络形式的教学在国内高校中也快速得到推广和普及,因此对网络教学的评价需求也越来越迫切。本文根据目前国内外网络教学的现状和模式,开发了一套适合自己工作的网上教学模式——基于Web的网上教学评价系统,分析了该系统的功能要求、基本模块,并对本系统关键部分进行了研究,给出详细的解决方案。通过对教学评价工作流程进行详细需求分析,建立了系统的功能模型和数据流模型。确定系统的数据模型为关系数据模型,进行了分析、设计,画出了E-R图,并进一步用IDEF1X方法创建了数据库模型。后台数据库选用了ORACLE来实现,并从ORACLE数据库本身的系统结构特点和优点论述了其适合本系统的原因。WEB开发采用当前流行的JSP技术,JSP页面通过JDBC接口连接ORACLE数据库,实现了浏览器端和应用服务器端的程序。本文最后对评价系统在网上的实现界面作简单介绍。

关键词：网络教学评价系统建模设计与开发

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计算机主板的模态分析

计算机主板的模态分析

作者：甘娥忠电子科技大学

学位级别：硕士

计算机是现代社会应用最广泛的电子设备，主板是其核心部件，主板动态特性对计算机的工作可靠性有重要影响。为了保证和提高计算机的性能，很有必要进行主板动态性能的研究。本课题采用试验模态分析和计算模态分析相结合的方法研究主... 详细信息

计算机是现代社会应用最广泛的电子设备，主板是其核心部件，主板动态特性对计算机的工作可靠性有重要影响。为了保证和提高计算机的性能，很有必要进行主板动态性能的研究。本课题采用试验模态分析和计算模态分析相结合的方法研究主板的动态性能，实施过程包括理论基础学习，试验方案设计，有限元建模，模型优化等内容，具体方法如下： 1．主板试验模态分析采用单输入多输出模态试验方法进行主板模态试验，用频域多参考点参数辨识法辨识其模态参数。通过试验模态分析掌握主板的动态性能，并了解模态测试的一些方法和技巧。试验的难点在于如何确定主板的激励方式和激励点。 2．材料力学试验试验的目的是测量主板各个元部件的材料参数，为后期有限元建模做准备。材料参数的测量使用电测法进行，在计算机软件的帮助下解决了用电测法测量低弹性模量材料中的加强效应问题。 3．主板有限元建模根据有限元建模理论，利用主板各部件的材料参数建立主板的有限元模型。建模过程中综合考虑计算精度和模型规模等因素，对主板的几何模型进行处理。在主板的建模过程中，摸索一些PCB建模的方法与规律。 4．计算模态分析利用有限元模型，采用求解精度高、计算耗时经济的Lanczos算法进行主板的计算模态分析。然后综合试验模态和计算模态参数分析主板的动态性能。 5．有限元模型优化根据软件计算所得模态参数与试验测量得到的模态参数的比较结果，采用改变有限元几何模型形式、减小单元尺寸和提高单元阶次等方法，修正理论分析所用的有限元模型及其边界条件，最终达到理论值与实验值相符。通过对主板有限元模型的优化，掌握一些提高有限元模型计算精度的方法与规律。这是本课题的另一个难点所在。课题的创新之处在于通过计算模态分析和试验模态分析相结合的方法，获取主板模态参数，为主板动态性能的提高提供依据和参考。本课题对改进目前国内电子设备的经验设计方法中的一些不足有一定的参考价值。

关键词：动态特性计算机主板模态分析有限元法优化