W artykule opisano budowę układu do wytwarzania powtarzalnych impulsów fali akustycznej o częstotliwości 170-1840 Hz i czasie trwania 3.5 ms. Układ zawiera cylindryczny rezonator, którego jeden koniec zamykany jest migawką z otworem, sterowaną za pomocą elektromagnesów. Drugi koniec rezonatora został połączony z głośnikiem elektrodynamicznym, który wytwarza w rezonatorze falę stojącą. Natężenie tej fali wzrasta do ustalonej wartości w wyniku odbić od końców rezonatora i konstruktywnej interferencji. Po osiągnięciu tej wartości migawka otwiera rezonator. Wtedy fala stojąca zostaje przekształcona w falę bieżącą o zwiększonym natężeniu i wyemitowana z rezonatora. Podane zostały wyniki badań zależności natężenia emitowanej fali, współczynników wzmocnienia i sprawności układu w zależności od częstotliwości fali. Otrzymane wyniki zostały przedyskutowane i porównane z modelem teoretycznym, sformułowanym do opisu działania tego układu.
EN
The article describes construction of a system for production of repeatable pulses of an acoustic wave with a frequency of 170-1840 Hz and duration of 3.5 ms. The system includes a cylindrical resonator, one end of which is closed by a shutter with an aperture, controlled with electromagnets. The other end of the resonator was connected to an electrodynamics loudspeaker which produces a standing wave in the resonator. This wave intensity increases to the set value as a result of reflections from the ends of the resonator and some constructive interference. Upon reaching this value, the shutter opens the resonator. This is when the standing wave becomes transformed into a traveling wave of increased intensity, and afterwards emitted from the resonator. There are tests results presented which are related to intensity of the emitted wave, amplification factors and efficiency of the system, depending on the wave frequency. The obtained results were discussed and compared with a theoretical model, developed for description of operation of the system in question.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki numerycznej symulacji oddziaływania płaskiej fali elektromagnetycznej z metapowierzchnią zbudowaną z pojedynczych rozszczepionych rezonatorów pierścieniowych SRR (Split-Ring Resonator) o częstotliwości rezonansowej 2,5 GHz (znajdującej się m.in. w paśmie LTE/WiFi obecnym w środowisku elektromagnetycznym). Obliczenia numeryczne wykonano w środowisku CST Studio dedykowanym rozwiązywaniu zagadnień pola elektromagnetycznego. Symulacje oddziaływania płaskiej fali elektromagnetycznej z metapowierzchnią SRR wykonano dla odległości między pojedynczymi strukturami metamateriałowymi SRR wynoszącej λ/20, gdzie λ = 119,916 mm (odpowiadającej częstotliwości f = 2,5 GHz). W symulacji zastosowano nowe wizualizacyjne podejście do analizy i sposobu opisu oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z badaną strukturą metamateriałową. Obliczenia współczynników absorpcji, odbicia i transmisji płaskiej fali elektromagnetycznej padającej na metapowierzchnię SRR wykazały, że powierzchnia metamateriałową SRR jest strukturą silnie odbijającą promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości równej częstotliwości rezonansu magnetycznego struktury. Obliczenia te zostały potwierdzone przez wizualizację zjawiska odbicia płaskiej fali elektromagnetycznej od metapowierzchni SRR. Zastosowana w tej pracy metoda numeryczna wydaje się być atrakcyjna dla wizualizacyjnego sposobu opisu zjawisk elektromagnetycznych w metamateriałach.
EN
Results of the numerical simulation of the interaction of a plane electromagnetic wave with a metasurface consisting of split-ring resonator (SRR) unit cells of a resonant frequency f = 2.5 GHz (located, among others, in the LTE / WiFi band present in the electromagnetic environment) are presented in this paper. The numerical calculations were performed using the CST Studio solver dedicated to solving electromagnetic problems The simulations of the interaction of the plane electromagnetic wave with the SRR metasurface were performed for a distance between the SRR metamaterial unit cells equal to λ/20, where λ = 119.916 mm (corresponding to f = 2.5 GHz. A new visualization approach has been introduced in this work to present effects of the interaction of the electromagnetic radiation with the metamaterial structure. The calculations of the absorption, reflection and transmission coefficients of the incident plane electromagnetic wave showed that the SRR metasurface strongly reflects the plane electromagnetic wave at a frequency equal to the magnetic resonance frequency of the SRR metasurface. These calculations were confirmed by visualizing the phenomenon of plane electromagnetic wave reflection from the SRR metasurface. The numerical method used in this work seems to be attractive for the visualization of the electromagnetic phenomena in metamaterials.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono rezonator z akustyczną falą powierzchniową do zastosowań w czujnikach wielkości mechanicznych. Omówiono jego właściwości na podstawie wyników badań wykonanego modelu. Na bazie rezonatora wykonano ustroje pomiarowe czujnika przyśpieszenia. Otrzymano prostsze konstrukcje w porównaniu do modeli z klasyczną linią opóźniającą. Wyznaczono podstawowe parametry czujnika. Potwierdzono możliwość wykorzystania czwórnikowego rezonatora w czujnikach wielkości mechanicznych.
EN
In the paper the applications of the surface acoustic wave resonator as the mechanical sensors were presented. Its properties were discussed on the basis of the results of the proposed model. Measurement systems of the acceleration sensor were made on the basis of the resonator. Simpler designs were obtained compared to models with a classic delay line. Basic sensor parameters were determined. It was confirmed that four-cross resonator could be used in mechanical size sensors.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, which deals with the surface acoustic waves, is given the theory of synthesis of the asymmetrical delay line with the interdigital transducer with diluted electrodes. Based on derived theory, an experimentally verified delay line for use in the identification system, filters and resonators based on SAW for further specific applications has been designed.
PL
W niniejszej publikacji dotyczącej powierzchniowych fal akustycznych znajduje się opracowana teoria syntezy nieproporcjonalnej linii opóźniającej z przetwornikiem międzypalcowym z rozcieńczonymi elektrodami. W oparciu o teorię pochodną opracowano i przetestowano eksperymentalnie specyficzne elementy akustoelektroniczne do różnych zastosowań.
The distribution of perturbations of pressure and velocity in a rectangular resonator is considered. A resonator contains a gas where thermodynamic processes take place, such as exothermic chemical reaction or excitation of vibrational degrees of a molecule’s freedom. These processes make the gas acoustically active under some conditions. We conclude that the incident and reflected compounds of a sound beam do not interact in the leading order in the case of the periodic sound with zero mean pressure including waveforms with discontinuities. The acoustic field before and after forming of discontinuities is described. The acoustic heating or cooling in a resonator is discussed.
W artykule przedstawiono wyniki badań urządzenia laboratoryjnego do bezprzewodowego pomiaru temperatury, w którym wykorzystano rezonator kwarcowy z akustyczną poprzeczną falą powierzchniową o liniowej zależności częstotliwości rezonansowej od temperatury. Model urządzenia składa się z części nadawczej i odbiorczej. Układ nadawczy z rezonatorem o środkowej częstotliwości ~ 434 MHz, umieszczonym w pętli sprzężenia zwrotnego szerokopasmowych wzmacniaczy, generuje sygnał, który po wzmocnieniu we wzmacniaczu mocy jest przesyłany przy pomocy anteny do układu odbiorczego. Układ odbiorczy składa się z anteny odbiorczej, z szerokopasmowego wzmacniacza i licznika częstotliwości. Opracowany model umożliwia pomiar temperatury w zakresie 0 ÷ 100 °C z odległości ~ 30 m o dokładności ~ ± 0,2 °C.
EN
In this paper the results of investigation of a laboratory wireless temperature measurement system are presented. A surface transverse wave quartz resonator with a linear dependence of resonance frequency on temperature was used to produce a model of the sensor. The model consists of a transmitter unit and a receiver unit. In the transmitter unit, the resonator, with the center frequency of about 434 MHz, located in a coupling loop of a broadband amplifier generates a signal, which is sent by an antenna to the receiver unit after amplification by a power amplifier. The receiver unit consists of an antenna, a broadband amplifier and a frequency counter. The developed model can measure temperature in a range of 0 ÷ 100 °C, at a distance of about 30 m, with an accuracy of about ± 0.2 °C.
The paper presents the results of investigations concerning the noninvasive method of estimating the actual volume of the blood chamber of the POLVAD-EXT type ventricular assist device (VAD) during its operation. The proposed method is based on the principle of Helmholtz’s acoustic resonance. Both the theory, main stages of the development of the measurement method as well as the practical implementation of the proposed method in the physical model of the POLVAD-EXT device are dealt with. The paper contains the results of static measurements by means of the proposed method (conducted at the Department of Optoelectronics, Silesian University of Technology) as well as the dynamic measurements taken at the Foundation of Cardiac Surgery Development (Zabrze, Poland) with the professional model of the human cardiovascular system. The results of these measurements prove that the proposed method allows to estimate the actual blood chamber volume with uncertainties below 10%.
A thermoacoustic heat engine (TAHE) converts heat into acoustic power with no moving parts. It exhibits several advantages over traditional engines, such as simple design, stable functionality, and environment-friendly working gas. In order to further improve the performance of TAHE, stack parameters need to be optimized. Stack’s position, length and plate spacing are the three main parameters that have been investigated in this study. Stack’s position dictates both the efficiency and the maximum produced acoustic power of the heat engine. Positioning the stack closer to the pressure anti-node might ensure high efficiency on the expense of the maximum produced acoustic power. It is noticed that the TAHE efficiency can further be improved by spacing the plates of the stack at a value of 2.4 of the thermal penetration depth, ςk . Changes in the stack length will not affect the efficiency much as long as the temperature gradient across the stack, as a ratio of the critical temperature gradient Γ, is more than 1. Upon interpreting the effect of these variations, attempts are made towards reaching the engine’s most powerful operating point.
PL
Termoakustyczna maszyna cieplna (TAHE) przekształca ciepło w energie akustyczna bez użycia części ruchomych. W porównaniu z maszynami tradycyjnymi ma ona szereg zalet, takich jak prosta konstrukcja, stabilność działania oraz wykorzystanie gazów przyjaznych dla środowiska. W celu dalszej poprawy osiągów maszyny TAHE należy zoptymalizować parametry stosu (zespołu wąskich kanałów miedzy płytami wymiennika ciepła). Trzema głównymi parametrami analizowanymi w przedstawionej pracy są pozycja stosu, długości, odstęp między płytami. Pozycja stosu decyduje zarówno o sprawności jak maksymalnej mocy akustycznej wytwarzanej przez maszynę cieplną. Umieszczenie stosu bliżej strzałki fali stojącej może zapewnić większą sprawność kosztem maksymalnej wytwarzanej mocy akustycznej. Stwierdzono, że dalsza poprawa sprawności maszyny TAHE może być osiągnięta gdy zastosuje się odstęp płyt stosu równy 2,4 cieplnej głębokości wnikania, k . Zmiany długości stosu nie maja wielkiego wpływu na sprawność tak długo, jak stosunek krytycznego gradientu cieplnego jest większy od 1. Na podstawie interpretacji efektów tych zmian podjęto wysiłki dla uzyskania najlepszych osiągów maszyny.
W artykule przedstawiono wyniki badań zmian temperatury trójkomorowego termostatu przeznaczonego do ultrastabilnych generatorów kwarcowych. Termostat został opracowany w Instytucie Tele - i Radiotechnicznym. W dotychczas stosowanych konstrukcjach termostatów element termostabilizowany był umieszczony w komorze termostatu w taki sposób, że cieplnie jest izolowany warstwą powietrza od metalowej obudowy komory, a czujnik temperatury kontroluje tylko część mocy nie mając wpływu na moc dostarczaną z obudowy komory do rezonatora kwarcowego. W przedstawionym rozwiązaniu jest zastosowany termostat o dwóch połączonych zworami cieplnymi komorach o stabilizowanej temperaturze ułożonych szeregowo względem elementu grzejnego, czujnik temperatury jest umieszczony w ścianie pierwszej komory. Dla generatora o bardzo wysokiej stałości częstotliwości, konieczne jest uzyskanie bardzo dużego współczynnika dobroci termostatu w komorze rezonatora i komorze z układami generacyjnym i przestrajania. Dobroć termostatu definiowana jako stosunek zmian temperatury na zewnątrz termostatu do zmian temperatury w komorze liczbowo powinna być większa od 500 taki wynik [5] gwarantuje stałość temperaturową generatora na poziomie kilku 10 ⁻¹⁰.
EN
In the article findings of changes of temperature were described there chamber of thermostat intended for ultrastable quartz generators. The thermostat was drawn up at the Tele and Radio Institute engineering. In the presented solution there is an applied thermostat about two connected with thermal armatures chambers about the stabilized temperature arranged in series with regard to the heating element. The temperature sensor is put in the wali of the first chamber. For the generator about the very high permanence of the frequency, getting the very large rate of the goodness of the thermostat in the chamber of the resonator and the chamber is necessary with systems generational and of retuning. The goodness of the thermostat defined as the relationship of changes of temperature outside the thermostat for changes of temperature in the chamber in figures should be bigger from 500 such a result [5] is guaranteeing the temperature constancy of the generator on the level frequency stability few 10 ⁻¹⁰.
This paper introduces a novel technique for enhancing the efficiency of the finite element method (FEM) by incorporating special modules, called macromodels, into the standard eigenvalue formulation. The number of unknowns in the separated macromodel subdomain can be significantly reduced by orthogonal projection, using the efficient nodal order reduction algorithm. The idea of macromodels implementation is demonstrated on a simple one-dimensional numerical example. High accuracy and efficiency make it a promising methodology for further developments.
PL
Artykuł opisuje innowacyjną technikę poprawy efektywności metody elementu skończonego poprzez włączanie do standardowego sformułowania własnego specjalnych modułów, zwanych makromodelami. Liczba zmiennych w wydzielonej podprzestrzeni może być znacznie zredukowana poprzez zastosowanie algorytmu ENOR, tworzącego bazę ortogonalną. Koncepcja makromodeli jest przedstawiona w oparciu o jednowymiarowy, prosty przypadek. Duża dokładność i efektywność sprawiają, że algorytm ten może być z powodzeniem rozwijany w przyszłości.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This work is devoted to results of research wave solidstate gyroscope (WSG) with a metallic cylinder resonator and piezoelectric systems of excitation and pickup information, which works in the mode of compensation angular velocity sensor. This type of device becomes more and more attractive thanks to its low cost, considerable vibrostability, shockproof and enough high precision characteristics. In the work there are results of design the power balancing channel, which provides functioning of gyroscope in the compensative mode in the environment of MatLAB-Simulink. Numerical parameters, namely basic mode frequencies of vibration, which are used in model, were got by means of finite element analysis of real resonator model in the environment of ANSYS. It is shown that application of integral-position control law gives the desired dynamic characteristics both to the action of permanent angular speed and to the change of it by harmonic law.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Barriers protecting humans against electromagnetic microwave radiation were manufactured from polyester and flax fabrics with embroidered electro-conductive elements so as to enhance the wave attenuation. The shape, material properties and spatial distribution of the elements were chosen taking into account previous experiments on electromagnetic barrier structures for a range of 7 - 10 GHz. The significant attenuation of microwaves by the embroidery designed for a pre-defined frequency band was experimentally confirmed.
PL
W celu uzyskania barier chroniących człowieka przed mikrofalowym promieniowaniem elektromagnetycznym, zastosowano metodę haftowania tkanin poliestrowych i lnianych elementami elektroprzewodzącymi o specjalnym kształcie (rozpiętych pierścieni), zapewniającym wzmożone tłumienie fal w wybranym paśmie 7-10 GHz. Kształt, właściwości materiału oraz rozkład przestrzenny elementów wybrano korzystając z doświadczenia uzyskanego w poprzednich badaniach nad barierowymi strukturami elektromagnetycznymi. Zakres częstotliwości, w którym doświadczalnie stwierdzono znaczne zwiększenie tłumienia fal, pokrywa się z zakresem obliczonym.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A 9.4MHz micro-electromechanical oscillator based on a Vibrating Body Field Effect Transistor (VB-FET) is presented in this work. The electrical characteristics of this active MEM resonator are detailed for static and dynamic operation. In open-loop configuration the tuning fork resonator provide a quality factor of 9400. The benefit of the intrinsic gain for oscillator design is analyzed and an oscillator design is proposed based on these findings. The proposed oscillator is fully CMOS compatible. The achieved performance shows the advantages of an active MEM resonator for the construction of MEM based oscillators
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
We propose an interleaver based on the Mach-Zehnder interferometer with a resonator incorporated in one arm. By using the method of signal flow graph, we get the simple closed-form expressions for transmission of this interleaver. The result indicates that the widths of 0.5 dB passband and 25 dB stopband of the interleaver are improved remarkably, which are much wider than that of the conventional Mach-Zehnder interferometer. The interleaver proposed has an ideal rectangular spectral response. Finally, we have analyzed the influence exerted by the parameters on its transimission characteristics and found that the transmission spectrum of this device depends highly on the intensity coupling coefficient of the coupler and fiber loop length.
Zaprezentowano analizę i sposób wyznaczania częstotliwości rezonansowych obudów układów mikrofalowych. Przedstawiono symulację elektromagnetyczną wnęki z przegrodą oraz dużą płaszczyzną dielektryka. Opisano realizację wytłumienia częstotliwości rezonansowych oraz zasady projektowania wnęk.
EN
Box modes analysis is used in conjunction with EM-simulation of partitioned box. The resonance frequency muffle realization is presented together with box design aspect.
The paper shwos application equivalent-network model to analysis and synthesis of the Surface Acoustic Wave (SAW) resonator. In the beginning we introduce equivalent-network model the Interdigital Transducer (DT) and reflector. Based on this models analysis method this type SAW element was shown. Admittance, which depend on kind of piezoelectric substrate also geometry IDT and reflectors was obtained for 1-port SAW resonator. Expilct form of that electrical parameter allows analysis and simple synthesis of this type SAW element. Possibility of synthesis SAW resonator can be used to SAW sensor system.
The paper shows application equivalent-network model to analysis and synthesis of the Surface Acoustic Wave (SAW) resonator. In the beginnig we introduce equivalent-network model the Interdigital Transducer (IDT) and reflector. Based on this models analysis method this type SAW element was shown. Admittanc, which depend on kind of piezoelectric substrate also geometry IDT and reflectors was obtained for 1-port SAW resonator. Explict form of that electrical parameters allws analysis and simple sysnthesis of this type SAW element. Possibility of synthesis SAW resonator can be used to SAW sensor system.
Podstawowym elementem przetwornika elektromechanicznego piezoceramicznego jest rezonator. Rezonator jest to materiał piezoceramiczny o odpowiednim kształcie np. prostopadłościanu, pierścienia lub innym z naniesionymi na dwie przeciwległe powierzchnie elektrodami. Funkcję elektrody pełni zwykle napylona warstwa srebra. Nazwa rezonator charakteryzuje pracę rezonansową przetwornika piezoceramicznego, gdyż tylko praca rezonansowa zapewnia wysoką sprawność przetwarzania energii. Ponadto praca przetwornika przy częstotliwości innej niż częstotliwość rezonansowa generuje małe drgania mechaniczne, które trudno zamienić na ruch liniowy bądź obrotowy.
Energia elektryczna dostarczana do rezonatora piezoelektrycznego jest zamieniana w polu elektrycznym rezonatora na energię drgań mechanicznych. Problem konstrukcji piezoelektrycznego przetwornika elektromechanicznego sprowadza się do wyboru kształtu i wielkości rezonatora piezoelektrycznego, oraz zamiany jego drgań mechanicznych na ruch obrotowy lub liniowy. W artykule przedstawiono dwa zrealizowane rozwiązania konstrukcyjne silników piezoelektrycznych o ruchu obrotowym z rezonatorem o kształcie: prostopadłościanu, pierścienia.
Some results of the analysis of the R-L type resonator with directional converter using the finite elements method (FEM) are presented in the paper. Three types of resonator tuning result from the analysis and they can be used for converters of other type. The modal patterns in anti-phase and in-phase vibration modes for all types of tuning are presented. The choice of particular tuning depends on the way of using the converter. The modulus of the relation between the surface displacement amplitude for a longitudinal vibrating resonator and the side displacement amplitude for a radial vibrating resonator can be interpreted as the gain coefficient of converter's vibration amplitude. Moreover the influence of rode and disk resonator dimensions on proper frequencies of the converter vibration is described.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.