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变势能函数的参数激励双稳态压电俘能器及其优化设计

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变势能函数的参数激励双稳态压电俘能器及其优化设计

作者：解小东西南交通大学

学位级别：硕士

随着微机电系统技术的发展,利用俘能器将环境中的振动能转化为电能为微功耗电子设备供能成为研究的热点,其中压电式俘能器广受关注。双稳态压电俘能器作为目前研究最多的一种典型俘能器,存在势垒较高的问题;另外,参数激励下的双稳态俘... 详细信息

随着微机电系统技术的发展,利用俘能器将环境中的振动能转化为电能为微功耗电子设备供能成为研究的热点,其中压电式俘能器广受关注。双稳态压电俘能器作为目前研究最多的一种典型俘能器,存在势垒较高的问题;另外,参数激励下的双稳态俘能器的研究较少。为了解决双稳态俘能器势垒较高的问题,拓展俘能带宽,以提高俘能器的输出,本文提出了一种具有变势能函数的二自由度参数激励双稳态压电俘能器。该俘能器由固定在基座上含末端磁铁的竖直梁与固定在基座上的弹簧-磁铁连接体构成,竖直梁的末端为自由端。该结构具有变势能函数,并可通过调整初始磁铁间距使系统处于双稳态状态。本文的主要研究工作为:利用扩展哈密顿原理建立了系统的动力学方程,研究了系统势能函数的变化规律及其作用原理;在此基础上,利用数值计算的方法,研究了外激励分别为简谐激励和随机激励时,系统参数对系统动力学特性及俘能特性的影响,并以均方根电压最大为目标,优化了系统的参数。本文的主要研究结论如下:1.引入变势能函数后,竖直梁在振动过程中将穿越不同的的势能函数曲线,当到达具有更低势垒的势能函数曲线时,双稳态系统更易脱离单侧势阱,在激励水平较低时便可作阱间大幅运动,从而提高系统输出性能。研究表明:弹簧-磁铁连接体的运动导致了系统磁势能的变化,这是势能函数曲线变化的主要因素,其位移的增大具有压低双稳态势能曲线势垒的作用。2.简谐激励下,变势能函数双稳态系统相较非变势能函数双稳态系统更易在低激励幅值时实现阱间运动;系统在不同的参数情况表现出阱内小幅周期运动、阱间小幅混沌运动、阱间大幅混沌运动、阱内大幅周期运动等状态;随着激励幅值的增大,阱内小幅周期运动将转变为阱间混沌运动;系统在阱间大幅混沌运动时输出功率最高。研究表明:可选择能使系统产生大幅混沌运动的参数提高系统输出,并且不同的激励频率对应有不同的最佳外界负载。利用遗传算法优化,可以得到在特定简谐激励下能产生最大的均方根电压的系统参数。3.随机激励下,以高斯白噪声作为激励,通过对比变势能与非变势能两种俘能器系统的动态响应可以看出:变势能函数双稳态系统在噪声强度较低时便能出现阱间的随机跳跃现象;当噪声强度足够大时,比非变势能函数俘能器更早出现相干共振,提高了系统输出。随着噪声强度的增大,阱间跳跃次数增多,系统输出电压增大;随机激励下变势能系统同样具有最佳电阻,且最佳电阻值随噪声强度的增大而增大;同样,利用遗传算法优化,可以得到在确定噪声强度下产生最大均方根电压的系统参数。

关键词：压电俘能器参数激励变势能函数双稳态简谐激励白噪声混沌

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低温烧结的ZMT介质陶瓷及应用研究

低温烧结的ZMT介质陶瓷及应用研究

作者：解小东电子科技大学

学位级别：硕士

随着市场对雷达、卫星和移动电话等微波产品的需求量越来越大,微波材料和器件的相关研究领域近几年也相应得到了越来越多的关注。低温共烧陶瓷(LTCC)技术能够达到电子器件小型化、高密度、多功能和高可靠性的要求,是优势明显、潜力巨大... 详细信息

随着市场对雷达、卫星和移动电话等微波产品的需求量越来越大,微波材料和器件的相关研究领域近几年也相应得到了越来越多的关注。低温共烧陶瓷(LTCC)技术能够达到电子器件小型化、高密度、多功能和高可靠性的要求,是优势明显、潜力巨大的电子封装技术。在LTCC技术中,具有适当的介电常数、良好的温度系数以及高品质因数的材料常被用作微波介质基板,因而研究新型LTCC基板材料显得刻不容缓。(ZnMg)TiO微波介质材料在低温下烧结时拥有良好的微波介电性能,在微波器件小型化方面具有较大的潜力。本文为了进一步增加ZMT微波介电陶瓷的实用价值,主要在ZMT微波介电陶瓷的品质因数和温度稳定性两个方面进行了改良。本文基于(ZnMg)TiO体系已有的研究成果,首先通过Ca离子替代的方式改良了ZMT陶瓷的温度稳定性,并添加LBSCA玻璃助烧剂使ZMT陶瓷的烧结温度降低到900°C左右,分析了不同的助烧剂添加量对陶瓷材料的物相组成、微观形貌、密度和微波介电性能的影响,实验结果表明掺杂2wt%的LBSCA玻璃效果最好。然后本文用ZMT陶瓷和不同剂量的LiTiO陶瓷复合,希望通过这种方式来得到温度系数接近零并且拥有良好微波介电性能的复合陶瓷,实验中同样使用了LBSCA玻璃作为助烧剂以降低复合陶瓷的烧结温度到900°C左右。以上两种方案都能有效的调节ZMT陶瓷的温度系数,然而ZMT陶瓷的品质因数都有不同程度的降低。因此,为了提高ZMT陶瓷的品质因数,本文用不同含量的Co替代Zn和Mg以降低ZMT陶瓷的介电损耗,同时掺杂1wt%的LBSCA玻璃作为助烧剂以降低烧结温度。实验结果表明在陶瓷材料(ZnMg)CoTiO中,当x的值为0.075时,(ZnMg1-x)CoTiO材料的微波性能达到最佳:ε=21.602,Q×f=80040GHz,τ=-70.24ppm/C。之后,本文使用LMZBS玻璃作为助烧剂探究能否进一步优化陶瓷材料(ZnMg)CoTiO的品质因数,实验结果在LMZBS玻璃的含量达到1.5%时最佳:ε=17.276,Q×f=63500GHz,τ=-67.12 ppm/C。很明显,以上两组实验都有效的提高了ZMT陶瓷材料的品质因数,然而温度稳定性仍然不够理想。因此,本文最后让(ZnMg)CoTiO(x取0.075)陶瓷与LiTiO复合,以调节(ZnMg)CoTiO陶瓷的温度系数,实验结果表明在LBSCA玻璃掺杂量为1.5wt%时,复合陶瓷得到了良好的微波介电性能:ε=18.125,Q×f=44200GHz,τ=12.7ppm/°C。天线仿真方面,本文基于0.32(ZnMg)CoTiO-0.68LiTiO两相复合陶瓷材料,在一定指标下,设计了一款100*110*0.73mm的平面八木天线,经过HFSS软件仿真,得到的天线中心频率为1.51GHz,S11小于-10dB的带宽为160MHz,峰值增益为6.5dBi,极化方式为线极化,仿真结果达到指标要求。

关键词： ZMT 低温共烧陶瓷(LTCC) 微波介电性能

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一种质量块-弹簧自参数共振压电俘能器研究

压电与声光 2020年第5期42卷 611-616页

作者：陈忠成解小东谢进西南交通大学机械工程学院四川成都610031

该文提出了一种在压电梁与末端质量块之间加装一个弹簧的二自由度压电俘能器。利用扩展哈密顿原理建立了俘能器的机电耦合方程。仿真结果表明,当压电梁不屈曲时,压电梁子系统与质量块-弹簧子系统之间的运动相互影响,弹簧刚度、质量块的... 详细信息

该文提出了一种在压电梁与末端质量块之间加装一个弹簧的二自由度压电俘能器。利用扩展哈密顿原理建立了俘能器的机电耦合方程。仿真结果表明,当压电梁不屈曲时,压电梁子系统与质量块-弹簧子系统之间的运动相互影响,弹簧刚度、质量块的质量对俘能器的俘能性能有重要影响。当质量块-弹簧子系统的固有频率为压电梁子系统的固有频率2倍时,系统为自参数共振系统,此时的激励阈值为最小,且俘能带宽也会增大。

关键词：压电俘能器自参数共振激励阈值宽带

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参数激励变势能函数压电俘能器的特性研究

机械设计与制造 2024年第8期402卷 375-380页

作者：解小东陈忠成谢进西南交通大学机械工程学院四川成都610031

提出了一种具有变势能函数的二自由度压电俘能器结构。利用拓展哈密顿原理推导了俘能器的机电耦合模型,并对系统进行了运动及动力学仿真分析。研究表明,在系统发生共振时,随着外部磁铁的运动,系统中的磁力和磁势能均发生变化,系统的磁... 详细信息

提出了一种具有变势能函数的二自由度压电俘能器结构。利用拓展哈密顿原理推导了俘能器的机电耦合模型,并对系统进行了运动及动力学仿真分析。研究表明,在系统发生共振时,随着外部磁铁的运动,系统中的磁力和磁势能均发生变化,系统的磁势能穿越了形状不同的磁势能曲线,产生了较大的磁势能变化,其中的大部分能量转化为梁的弹性势能,且通过对系统俘能特性的研究表明,俘能器的工作带宽与输出电压均方根峰值均得到较大提升,从而提高了俘能器的性能。

关键词：参数激励带宽变势能函数内共振

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上班族

音乐世界 1993年第6期 14-15页

作者：解小东

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CDMA无线网络容量扩容方法探析

数字技术与应用 2011年第5期29卷 54-54,52页

作者：解小东中国联合网络通信有限公司哈尔滨分公司黑龙江哈尔滨150001

随着CDMA业务量的增长,网络扩容便成了摆在相关技术人员面前的一个难题。基于此,笔者结合多年工作经验,对常见的网络扩容方法进行了介绍,以供参考。

关键词： CDMA 无线网络容量扩容

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建筑工地工具式墩、板组合围墙的研制与应用

施工技术 2014年第S1期43卷 447-450页

作者：马广生亓志刚徐玉春解小东张爱中中建八局第一建设有限公司山东济南250100

讨论了我国目前建筑工程施工对环境的影响,详细阐述了工具式墩、板组合围墙对节约矿产资源、保护环境所产生的经济效益和社会效益;同时也对围墙的组成、构造、抗风力、抗倾覆进行了计算;还对其机械准备、制作、安装、拆除、运输等方法... 详细信息

讨论了我国目前建筑工程施工对环境的影响,详细阐述了工具式墩、板组合围墙对节约矿产资源、保护环境所产生的经济效益和社会效益;同时也对围墙的组成、构造、抗风力、抗倾覆进行了计算;还对其机械准备、制作、安装、拆除、运输等方法进行了介绍。

关键词：绿色施工工具式围墙环境保护经济效益社会效益.

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建筑工地移动式植物增值围墙研究与应用

施工技术 2014年第S1期43卷 462-464页

作者：马广生亓志刚徐玉春解小东张爱中中建八局第一建设有限公司山东济南250100

讨论了我国目前建筑工程施工对环境的影响,详细阐述了移动式植物增值围墙对节约矿产资源、保护环境所产生的经济效益和社会效益。

关键词：绿色施工植物围墙环境保护经济效益社会效益

基于kNN-DBSCAN的缺失数据填补优化算法

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工业控制计算机 2020年第4期33卷 58-60,63页

作者：解小东陈治华中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对传统的kNN(k-NearestNeighbor)近邻填补算法对缺失数据的填补效果会因为k最近邻数据存在噪声受到较大干扰的问题,提出一种基于kNN-DBSCAN(k-NearestNeighbor Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)的缺失数据填补优化算法。将基于密度的DBSCAN聚类算法运用到kNN近邻填补算法中,先用kNN算法得到目标填补数据的原始k最近邻数据集,运用DBSCAN聚类算法对原始k最近邻数据集进行噪声检测并消除噪声数据,得到当前k最近邻数据集,最后并入kNN计算,填补目标缺失数据;同时,针对DBSCAN聚类算法参数设置敏感的问题,通过分析数据集的统计特性来确定参数,避免人为经验判断。最后利用真实数据对算法进行验证,结果显示该算法对目标缺失数据的填补准确度要优于传统的kNN算法。

关键词： kNN填补数据缺失噪声检测 DBSCAN聚类欧式距离