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碳纤维水泥土压电性及传感器性能研究

岩土力学 2024年

作者：林江源童立元李洪江马海洋刘文源闫鑫东南大学岩土工程研究所

国内外研究表明，在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络，可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害，并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性，提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料，通过无侧限抗压... 详细信息

国内外研究表明，在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络，可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害，并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性，提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料，通过无侧限抗压强度试验、电阻率试验、微观试验和模型试验，研究纤维掺量和纤维长度对碳纤维水泥土无侧限抗压强度和电阻率变化率的影响规律，并按最优配比制作碳纤维水泥土“传感器”，将此种传感器植入水泥土构件，建立传感器电阻率变化率与水泥土构件应力的函数关系，从而实现传感器对水泥土构件的应力监测。结果表明：在碳纤维水泥土材料的强度研究方面，碳纤维掺量和碳纤维长度均对碳纤维水泥土的无侧限抗压强度有影响，抗压强度随二者的增大均呈现先增大后减小的趋势，在试验范围内，2%为最优掺量，6 mm为最优纤维长度；在碳纤维水泥土的电阻率变化率研究方面，碳纤维掺量为1%，纤维长度为3 mm时，试件破坏时的电阻率变化率最大，碳纤维水泥土的受压自感应灵敏度最好；埋入构件的传感器的电阻率变化率与水泥土构件的应力之间存在明显的指数关系，通过建立基于电阻率变化率的应力预测公式，从而可以实现水泥土结构的受力状态监测。

关键词：碳纤维水泥土无侧限抗压强度电阻率变化率自感传感器

基于学习进阶的高中物理支架式教学——以“自感”为例

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物理之友 2024年第2期40卷 70-74页

作者：梅怡楠彭君科李梁成都石室中学四川成都610015 成都树德中学四川成都610097

支架式教学强调教师在教学过程中不断给学生提供支架,以促进学生从现有发展水平上升到最近发展区,而学习进阶理念着重学生对核心概念理解的逐级深入和持续发展。本文以“自感”一节为例,将支架式教学和学习进阶理念有机融合,围绕“自感... 详细信息

支架式教学强调教师在教学过程中不断给学生提供支架,以促进学生从现有发展水平上升到最近发展区,而学习进阶理念着重学生对核心概念理解的逐级深入和持续发展。本文以“自感”一节为例,将支架式教学和学习进阶理念有机融合,围绕“自感电动势”这一核心概念,设计了“猜盲盒”“绘制i-t图像”“点亮日光灯”等一系列进阶型活动,着重学生的自我探索,以解决传统教学中缺乏引导、缺乏启发、缺乏梯度的问题。

关键词：学习进阶支架式教学自感高中物理

基于磁场分割法的IPT系统耦合线圈电感计算

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 31-37页

作者：汪小娜张筱琛吴旭升孙盼海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,建立了计及铁氧体影响的平面矩形线圈精确磁路模型,并推导出电感解析表达式.首先,在对线圈结构和磁场分布进行分析的基础上,建立平面矩形线圈的精确磁路模型;然后,从自感和互感的定义出发,结合磁... 详细信息

采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,建立了计及铁氧体影响的平面矩形线圈精确磁路模型,并推导出电感解析表达式.首先,在对线圈结构和磁场分布进行分析的基础上,建立平面矩形线圈的精确磁路模型;然后,从自感和互感的定义出发,结合磁路模型得到线圈电感的表达式,进而利用磁场分割法将不规则磁场分割和近似为具有规则几何形状的磁通管,通过有限元仿真和数值拟合计算各磁通管的磁阻,求得自感和互感的计算公式;最后,通过实验测量与分析,总结线圈电感的变化趋势,并验证了所建立计算公式的准确性.该方法可为感应电能传输系统的设计和控制提供指导.

关键词：平面矩形线圈自感互感精确磁路模型磁场分割法电感变化趋势

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自感知压电微夹钳研究

大连理工大学学报 2004年第6期44卷 819-823页

作者：庄乾霞孙宝元董维杰大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116024

采用双晶片型压电悬臂梁制作一种双悬臂梁结构的微夹钳,可用于微操作系统中的微夹持器.在一般微操作系统中,需要外加微力传感器才能组成闭环控制系统,这必将影响夹钳的工作特性.为简化系统,借助于电荷提取电路提取压电双晶片上的电荷,... 详细信息

采用双晶片型压电悬臂梁制作一种双悬臂梁结构的微夹钳,可用于微操作系统中的微夹持器.在一般微操作系统中,需要外加微力传感器才能组成闭环控制系统,这必将影响夹钳的工作特性.为简化系统,借助于电荷提取电路提取压电双晶片上的电荷,并通过软件进行状态观测,可直接得到压电夹钳尖端上的夹持力,同时还能观测到夹钳尖端的位移,称其为自感知执行器.实验证明了上述自感知方法的有效性.

关键词：微夹钳压电夹持力力传感器微操作系统执行器悬臂梁自感尖端感知

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磁轴承用新型自感位移传感器设计与实验研究

仪器仪表学报 2018年第1期39卷 100-109页

作者：张利胜王坤郑世强北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

随着磁轴承在航空航天、军事及民用工业领域的广泛应用,提高其位移传感器的可靠性成为发展重点。而传统磁轴承用电感式位移传感器的结构复杂、测量电路元器件过多,降低了磁轴承系统的可靠性。针对高转速和小转子磁轴承,设计了一种新型... 详细信息

随着磁轴承在航空航天、军事及民用工业领域的广泛应用,提高其位移传感器的可靠性成为发展重点。而传统磁轴承用电感式位移传感器的结构复杂、测量电路元器件过多,降低了磁轴承系统的可靠性。针对高转速和小转子磁轴承,设计了一种新型自感式位移传感器,分析了自感式位移传感器的工作原理,提出了优化的传感器结构,设计了对应的测量电路,并对传感器的性能进行了分析与测试。实验结果表明,在-0.5~0.5 mm测量范围内,传感器的线性度为±1.25%,灵敏度为25.94 mV·μm,迟滞为±0.28%,重复性为±0.22%,传感器的动态响应带宽为4.7 kHz,悬浮精度为2.4μm。该传感器完全适用于磁轴承系统,同时传感器结构简单易实现,测量电路得到大大简化,满足航空航天、军事及民用工业领域高可靠性的要求。

关键词：磁轴承自感位移传感器性能可靠性

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空心矩形截面圆柱线圈自感计算的新方法

电工技术学报 2012年第6期27卷 1-5页

作者：罗垚陈柏超武汉大学电气工程学院武汉430072

对空心矩形截面圆柱线圈的自感的多重积分表达式进行了分析,指出了该积分难于处理的原因,并对此引入距离倒数的级数展开使被积函数变量去耦,使积分过程大为简化,并据此推出空心矩形截面圆柱线圈自感新的计算公式。特殊情形的单层线圈与... 详细信息

对空心矩形截面圆柱线圈的自感的多重积分表达式进行了分析,指出了该积分难于处理的原因,并对此引入距离倒数的级数展开使被积函数变量去耦,使积分过程大为简化,并据此推出空心矩形截面圆柱线圈自感新的计算公式。特殊情形的单层线圈与盘式线圈的自感公式也一并给出。这些新公式包含Bessel函数、Struve函数、第一类和第二类完全椭圆积分。随后对本文提出的公式进行了数值计算并与已有文献中的结果进行了比较。数值结果表明,相较已有的公式而言,这些新的公式以足够简洁的形式给出高精度的计算结果,使空心矩形截面圆柱线圈以及单层圆柱线圈、圆盘线圈的自感计算效率与精度得以提高。

关键词：圆柱线圈自感矩形截面距离倒数展开圆柱函数完全椭圆积分

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压电执行器位移自感知方法研究

大连理工大学学报 2004年第6期44卷 815-818页

作者：董维杰崔玉国张小军李涵大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116024 宁波大学工学院浙江宁波315211

在压电执行器闭环控制系统中,需要位移传感器提供位移反馈量.为了省略位移传感器,提出一种利用电子电路使压电执行器自感知其自身位移的方法.根据压电电荷几乎与位移成正比的特点,用电子电路获得驱动电荷,从电荷换算位移.提出了对压电... 详细信息

在压电执行器闭环控制系统中,需要位移传感器提供位移反馈量.为了省略位移传感器,提出一种利用电子电路使压电执行器自感知其自身位移的方法.根据压电电荷几乎与位移成正比的特点,用电子电路获得驱动电荷,从电荷换算位移.提出了对压电执行器采取电压驱动和获取电荷为一体的复合驱动方法,高压运放输出作为高压驱动电源,电流积分器获得压电电荷.实验测量了带载和空载下压电双晶片和压电叠堆的自由位移,通过涡流位移传感器标定得到,双晶片位移自感知误差小于3.61%,叠堆位移自感知误差小于1.81%.实验测量了压电叠堆带载情况下的输出位移,结果表明可以用于带载位移自感知.

关键词：自感感知电荷实验测量位移获取情况电子电路压电执行器晶片

一种新的采用低自感串联变压器的串联混合型有源电力滤波器

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中国电机工程学报 2008年第27期28卷 56-62页

作者：谢冰若陈乔夫田军张长征华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 国网武汉高压研究院湖北省武汉市430074

为降低逆变器容量和提高系统可靠性,该文提出一种新的采用低自感(或自阻抗)串联变压器的串联混合型有源电力滤波器。不同于传统结构,该混合滤波系统中的串联变压器自感很小,其标幺值仅为0.01～0.10,且串联有源滤波器不再控制为谐波电压... 详细信息

为降低逆变器容量和提高系统可靠性,该文提出一种新的采用低自感(或自阻抗)串联变压器的串联混合型有源电力滤波器。不同于传统结构,该混合滤波系统中的串联变压器自感很小,其标幺值仅为0.01～0.10,且串联有源滤波器不再控制为谐波电压源或基波电流源,而是控制为谐波电流源。在该方案中,逆变器和串联变压器二次侧绕组均无须承受很大的系统基波电流,而只承受一定倍数的滤波后系统谐波电流,其代价是逆变器在原来承受谐波电压的基础上叠加承受1～10%的系统基波电压。另外,该拓扑无须谐振于基波频率的LC旁路,降低了整个滤波装置的成本、损耗。仿真和实验结果表明,该新型滤波器具有良好的滤波效果。

关键词：有源电力滤波器容量串联变压器自感谐波阻抗电压损失功率因数损失

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自感现象演示实验的教学设计

物理实验 2022年第10期42卷 60-63页

作者：程柏新疆兵团第七师高级中学新疆奎屯833200

对传统自感演示实验的疑难问题作出理论分析,提出了新的实验教学设计.通过4个自制实验展示板,形成科学探究的逻辑链,依照引入自感概念→确立自感规律→解惑自感疑难→深化自感本质的教学逻辑逐步展开,弥补了传统自感演示实验的逻辑断裂... 详细信息

对传统自感演示实验的疑难问题作出理论分析,提出了新的实验教学设计.通过4个自制实验展示板,形成科学探究的逻辑链,依照引入自感概念→确立自感规律→解惑自感疑难→深化自感本质的教学逻辑逐步展开,弥补了传统自感演示实验的逻辑断裂.另外,将自感现象与力学现象类比,深化自感现象的本质——电磁惯性,实现新旧知识和力电思想方法的统一.

关键词：自感实验教具电磁惯性