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关键词： 钢轨表面裂纹   高速检测   交流电磁场检测   速度效应   自动跟踪  

摘要： 交流电磁场检测(Alternating Current Field Measuremnt,ACFM)技术因受速度和提离效应影响小,在钢轨裂纹高速检测中具有良好的应用前景,但信号拾取速度会导致裂纹信号频率发生偏移,造成量化误差、漏检和误检。为提高ACFM技术在钢轨裂纹检测中的可靠性,基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)研发了交流电磁场钢轨表面裂纹高速检测信号处理模块,采用理论推导方法分析了检测速度对裂纹信号频率偏移的影响,构建了检测速度与裂纹信号有效频率范围之间的关系。采用FPGA开发了具有截止频率自动跟踪检测速度的数字正交锁相放大器,同时,开发了完整的钢轨表面裂纹检测装置和实验系统,最终,通过实验验证了模块的检测能力和稳定性。

关键词： 电磁场与电磁波   虚拟仿真   MATLAB   实验设计  

摘要： 针对“电磁场与电磁波”课程中存在对数学思维、空间思维要求较高等问题,将MATLAB软件引入到实验设计环节,能够将课程理论知识点具象化,并与实际电磁现象进行联动;针对课程中矢量分析、电磁场的基本规律、电磁波的传播等知识点进行MATLAB软件数学建模,实现系统化虚拟仿真实验设计;通过对实验结果的动态展示能够有效降低学生对麦克斯韦方程组等知识点的理解难度,在有效提升学生学习兴趣的同时锻炼了其动手编程能力,最终提高了实验教学的质量,对课程建设和实践具有重要意义。

关键词： 偏置交流电磁场检测   裂纹检测   裂纹角度   裂纹深度   有限元分析  

摘要： 【目的】传统管道漏磁检测技术对于与磁力线夹角较小的裂纹缺陷检出能力不足，为保障油气管道的安全运行，亟需一种能够准确检出上述缺陷的检测方法。【方法】结合漏磁与交流电磁场检测技术的优势，提出了一种基于偏置交流电磁场检测技术的管道裂纹内检测方法。根据偏置交流电磁场检测基本原理，分析了裂纹角度对试件内部磁场及表面涡流场分布的变化规律，通过建立有限元分析模型，厘清了管道有无裂纹对其内部磁场及表面涡流场分布的影响，并搭建了偏置交流电磁场检测实验平台，验证了方法的可行性。【结果】对于内壁不同角度裂纹：在0°～15°时，信号特征呈现出先波谷后波峰的分布，而在15°～90°时，发生相位翻转，信号特征呈现出先波峰后波谷的分布，当内壁裂纹角度为0°～45°时，裂纹响应信号峰谷值Umax-min随内壁裂纹角度的增大逐渐减小；当内壁裂纹角度超过45°时，Umax-min随内壁裂纹角度增大而增大。对于内外壁不同深度裂纹，其响应信号特征均呈现出先波峰后波谷的分布，Umax-min随内外壁裂纹深度的增加逐渐增大。【结论】该方法可有效识别管道内壁0.3 mm宽的不同角度裂纹及0.5 mm宽的90°不同深度裂纹，且对外壁0.5 mm宽、90°、不同深度裂纹的最小检测深度为30%壁厚，具备对管道内壁不同角度裂纹及内外壁不同深度裂纹的定量识别能力。

关键词： B样条   间断有限元   瞬态电磁学   高阶精度   畸变网格  

摘要： 在计算电磁学领域,时域间断有限元算法(DGTD)一般基于模型空间的不规则网格划分和单元上高阶多项式插值计算。同样的插值阶数,二维空间四边形网格划分比三角形网格划分具有更少的自由度和更高的计算效率。然而,传统基于等参变换和多项式张量积插值的基函数空间在四边形单元上仅具有低阶完备性,且稳定性和精度受网格畸变影响较大。为此,提出了一种基于不规则四边形网格的高阶B样条插值DGTD方法,用于Maxwell方程的求解。文章采用的B样条基不仅具有高阶多项式空间的插值完备性,而且完全消除了单元内部自由度。此外,Maxwell方程离散系统的各系数矩阵还具有精确的解析形式。使用该方法分析腔体的本征模和楔形体的电磁散射,结果表明,相较于COMSOL软件最大允许时间步长提高2.5倍,计算所需未知量减少25%,证实了本文算法的高稳定性和高精度特点。

关键词： 黑磷烯   能带调控   各向异性   光电导  

摘要： 黑磷烯具有各向异性且独特的光电性能被广泛研究.应变、电压等常用来调制能带结构,进而调制其光电特性.本文采用紧束缚近似哈密顿量,考虑施加垂直磁场、电场、面内面外应变条件下的黑磷烯能带结构,进一步利用Kubo公式研究了黑磷烯光电导率在多个调制因子下的特征,并从能带结构进行了机理分析.垂直磁场使能带劈裂,产生多通道带间跃迁,光电导率表现出多个峰.随着面内拉伸应变增加能隙增加,光电导峰位依赖于能隙.而面外拉伸应变对能隙的调制区别于面内应变,能隙表现出非单调变化.电场通过带隙的变化,调制光电导率峰值位置.综合不同的调制因子,能带和光电导表现出丰富的调制效果,为研究基于黑磷烯光电器件的应用提供理论支持.

关键词： 电磁场与电磁波   课程思政   思想政治教育  

摘要： “电磁场与电磁波”是电子类专业的一门重要专业基础课程,蕴含丰富的思政元素。结合“电磁场与电磁波”课程的特点,深入挖掘多元化思政元素,通过在教学方案中贯通思想政治教育、在教学方法中蕴含思想政治教育、在实践教学中渗透思想政治教育、在考核评价中体现思想政治教育、在教师个人风采中润化思想政治教育,将思想政治教育融入课程教学的各方面、各环节,构建了全方位、立体化的课程思政模式,达成了专业课程知识传授和思想政治教育的有机统一。教学实践表明,在“电磁场与电磁波”教学中融入思想政治教育成效显著,促进了学生全面、健康、协调发展,提高了人才培养质量。

关键词： 微波频段   电磁场调控   无线通信系统  

摘要： 微波频段下的电磁场调控对于提升通信系统的性能和效率具有重要意义。文章概述微波频段的特性,以及微波频段下的电磁场调控方法,探究电磁场调控在无线通信系统中的应用关键要点,并总结应用效果评价指标。同时,文章针对当前应用存在的挑战提出一系列改进措施,以期为系统研制和应用提供方案参考和技术支撑。

关键词： 电磁场与微波   仿真软件   课程思政   “TAKES”式教学方法  

摘要： 电磁场与微波是通信工程、电子信息和电气等专业学生的必修课。该课程具有抽象程度高、不易理解和公式复杂等特点。为此提出了一种“TAKES”教学方法,从技术(T)、应用(A)等引入相关知识点(K),进行课程实验(E)与仿真(S),巩固知识点(K);引导学生进行电磁场方面的应用(A)与技术(T)的研究。通过这样的循环,激发学生的学习兴趣,拓展课程知识,对学生科研能力和创新能力的培养具有重要意义。

关键词： 脉冲电磁场   神经肽Y   椎间盘退变   凋亡  

摘要： 目的观察脉冲电磁场(PEMF)对椎间盘退行性病变(IDD)大鼠髓核组织及离体髓核细胞神经肽Y(NPY)的调控作用,并探讨其对髓核细胞凋亡及基质降解的影响。方法采用随机数字表法将18只SD大鼠分为对照组、IDD模型组(简称模型组)和PEMF组。将模型组及PEMF组大鼠制成IDD动物模型,PEMF组于造模后给予PEMF干预,每天曝磁1次,连续干预14 d。同期体外培养大鼠原代髓核细胞并分为对照组、TNF-α模型组(简称模型组)和TNF-α+PEMF组(简称PEMF组),分别向模型组、PEMF组细胞培养板内注入25μL TNF-α(终浓度为50 ng/ml),PEMF组随后给予曝磁处理,每天曝磁1次,连续干预6 d,对照组则同期向细胞培养板内注入25μL磷酸盐缓冲液(PBS)。于造模8周后采用番红固绿染色评估各组大鼠椎间盘组织病理形态学改变;同时检测各组大鼠椎间盘及离体髓核细胞NPY、神经肽Y2受体(NPY2R)、B细胞淋巴瘤/白血病-2相关X蛋白(Bax)、B细胞淋巴瘤/白血病-2因子(Bcl-2)、Ⅱ型胶原(Col-Ⅱ)、基质金属蛋白酶-3(MMP3)的表达水平。结果模型组椎间盘纤维组织出现断裂、褶皱,且多糖、蛋白质等成分明显减少,骨纤维增多。PEMF组椎间盘纤维组织断裂较少,软骨组织增多,纤维环与髓核边界较清晰。模型组大鼠椎间盘纤维环及髓核组织中均有NPY表达,且NPY、NPY2R表达量均较对照组明显增加(P<0.05),PEMF组NPY、NPY2R表达量较模型组进一步升高(P<0.05)。与对照组比较,模型组Bax含量显著增加(P<0.05),Bcl-2表达明显减少(P<0.05),而PEMF组Bax含量较模型组明显降低(P<0.05)。模型组Col-Ⅱ水平显著低于对照组(P<0.05),MMP3蛋白表达则明显增强(P<0.05);PEMF组Col-ⅡmRNA表达较模型组显著升高(P<0.05),MMP3蛋白表达明显降低(P<0.05)。各组离体髓核细胞上述指标检测结果与在体实验观察结果基本一致。结论PEMF干预可能通过上调NPY表达,阻滞Bax/Bcl-2信号通路抑制髓核细胞凋亡,并通过增加Col-Ⅱ含量,减少MMP3表达以逆转ECM代谢失衡,有助于延缓IDD退变进程。

关键词： 电机   电磁振动   磁–固双向耦合   准三维模型   转子轴向偏心   端部效应  

摘要： 本文提出了一种基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁–固双向耦合分析方法，能够考虑转子轴向偏心和端部效应的影响。首先，建立了电机的磁–固双向耦合动力学模型，分析了耦合计算过程中的各类激励力。然后，提出了一种准三维电磁场模型，将转子轴向偏心问题轴向分段简化，并用修正函数来考虑端部效应的影响。其次，提出了一种结构场与电磁场的初始网格划分和网格节点标记方法，实现了不同物理场在双向耦合计算中的数据快速、精确传递，并通过循环迭代计算的方式实现了基于准三维模型的磁–固双向耦合计算。最后，利用本文提出的电机磁–固双向耦合电磁振动分析方法对一台MW级永磁同步电机的电磁振动特性进行了定量分析，并与试验结果进行了比较，验证了本方法的准确性。