光泵磁力仪中压控振荡器的设计与实现

第32卷　第2期2011年2月

仪器仪表学报

C h i n e s e J o u r n a l o f S c i e n t i f i c I n s t r u m e n t

V o l .32N o .2

F e b .2011

　收稿日期:2010-07 R e c e i v e d D a t e :2010-07

　＊基金项目:国家“863”计划“十一五”重大项目子课题(2006A A 06A 201)资助项目

光泵磁力仪中压控振荡器的设计与实现

＊

张振宇

1,2

,程德福

1,2

,王　君1,周志坚

1,2

(1　吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室　长春　130026;

2　吉林大学-美国德州仪器D S P 联合实验室　长春　130026)

摘　要:压控振荡器是光泵磁力仪的核心器件。为使光泵磁力仪能够对整个地磁场范围进行有效测量,需要一种输出频率范围宽。波段覆盖系数大,并具有较高瞬时稳定度的压控振荡器。采用多个变容二极管并联的方法,设计了基于西勒振荡电路形

式,具有放大功能的压控振荡器。实验结果表明,该压控振荡器的输出频率范围大于8～20M H z ,波段覆盖系数达到2.5,输出波形幅度在整个频率范围内均达到3V 以上,信号输出稳定,完全满足光泵磁力仪对地磁测量的要求。关键词:压控振荡器;光泵磁力仪;变容二极管;波段覆盖系数

中图分类号:T H 867+.7 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:460.4045

D e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o n o f t h e v o l t a g e c o n t r o l l e do s c i l l a t o r i n

o p t i c a l l y p u m p e d m a g n e t o m e t e r

Z h a n g Z h e n y u 1,2

,C h e n g D e f u 1,2

,W a n g J u n 1

,Z h o u Z h i j i a n

1,2

(1K e y L a b o r a t o r y f o r G e o p h y s i c a l I n s t r u m e n t a t i o n o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,J i l i nU n i v e r s i t y ,C h a n g c h u n 130026,C h i n a ;

2T e x a s I n s t r u m e n t -J i l i n U n i v e r s i t y J o i n t D S P s L a b o r a t o r y ,C h a n g c h u n 130026,C h i n a )

A b s t r a c t :V C Oi s t h e c o r e d e v i c e i n o p t i c a l l y p u m p e d m a g n e t o m e t e r .T o e n s u r e t h a t o p t i c a l l y p u m p e d m a g n e t o m e t e r c a n m e a s u r e t h e e n t i r e r a n g e o f t h e g e o m a g n e t i c f i e l d e f f e c t i v e l y ,a V C Oi s n e e d e d ,w h i c h s h o u l d h a v e a w i d e o u t p u t

f r e q u e n c y r a n

g e ,w i d e b a n d c o v e r a g e c o e f f i c i e n t a n d

h

i g h t r a n s i e n t o u t p u t s t a b i l i t y .I n t h i s p a p e r a V C Ob a s e do n t h e c i r c u i t f o r mo f S e i l e r o s c i l l a t o r i s d e s i g n e d ,w h i c h a d o p t s m u l t i p l e p a r a l l e l v a r a c t o r s a n da l s o h a s a m p l i f i c a t i o n f u n c t i o n .E x p e r i m e n t r e s u l t s s h o wt h a t t h e o u t p u t f r e q u e n c y r a n g e o f t h i s V C Oi s g r e a t e r t h a n 8M H z t o 20M H z ,t h e b a n d c o v e r a g e c o e f f i c i e n t i s 2.5a n d t h e a m p l i t u d e o f t h e o u t p u t w a v e f o r mw i t h i n t h e e n t i r e f r e q u e n c y r a n g e i s l a r g e r t h a n 3V .T h e o u t p u t s i g n a l o f t h e V C Oi s s t a b l e a n d f u l l y m e e t s t h e r e q u i r e m e n t s o f o p t i c a l l y p u m p e d m a g n e t o m e t e r i n g e o m a g n e t i c m e a s u r e m e n t .K e y w o r d s :V C O ;o p t i c a l l y p u m p e d m a g n e t o m e t e r ;v a r a c t o r ;b a n d c o v e r a g e c o e f f i c i e n t

1　引 言

磁场测量技术是研究与磁场有关物理现象的重要手段,在科学研究、矿藏勘探、国防建设、工业生产、日常生活等领域起着至关重要的作用

[1-5]

。光泵磁力仪是以元

素原子的能级在磁场中产生塞曼效应为基础,利用光泵作用和磁共振技术研制而成的一种高灵敏度的磁测设

备

[6-7]

。光泵磁力仪将对磁场的测量转化成对频率的测

量,通过两者的对应关系来实现对被测磁场的测量[8]

。

光泵磁力仪是依据原子的光学取向现象而设计的。压控振荡器是光泵磁力仪的核心器件,在整个闭环系统中,其所提供射频信号的频率大小将决定探头输出信号

的幅度变化。压控振荡器的振荡信号作用于探头中的射频线圈,用以产生射频场从而实现磁共振作用,而磁场计数单元则读取压控振荡器的振荡信号频率值进行计数后

280　仪　器　仪　表　学　报第32卷

转换成所测磁场值。压控振荡器的输出频率范围直接决定了光泵磁力仪的测磁量程[9]

。现有的电压/频率(V F C )转换集成模块其输出频率低、输出频率范围窄、精度不高,难以满足光泵磁力仪中压控振荡器的要求;而以往的压控振荡器采用单一变容二极管进行调谐,由于变容二极管的电容变化率还不能做得很大,故其电容变化量有限,导致输出频率的范围不能很宽。为了使光泵磁力仪拥有较宽的测量范围,从而满足整个地磁场范围内的测磁需求,需要拓宽其压控振荡器的输出频率范围。本文应用将多个变容二极管并联的方法,并采用具有较大波段覆盖系数、较高频率稳定度的西勒振荡电路形式来设计压控振荡器,使其能够满足大量程光泵磁力仪的测磁要求。

2　压控振荡器的原理

2.1　变容二极管压控振荡器的基本原理

变容二极管是利用P N 结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件,其结电容变化曲线如图1所示

。

图1　变容二极管的结电容-电压曲线F i g .1V a r a c t o r j u n c t i o nc a p a c i t a n c e -v o l t a g e c u r v e

变容二极管结电容可表示为:C j =

C j

(0)(1-u U B

)

n

(1)

式中:n 为变容指数,其值随半导体掺杂浓度和P N 结的结构不同而变化;C j

(0)为外加电压u=0时的结电容值;U B 为P

N 结的内建电位差。变容二极管必须工作在反向偏压状态,所以工作时需加负的静态直流偏压-U Q 。若交流控制电压u Ψ为正弦信号,变容管上的电压为:

u=-(U Q +u Ψ)=-(U Q +U Ψm c o s Ψt )(2)

则有:

C j =

C j Q (1+u ΨU B +U Q

)

n

=C j Q

(1+m c o s Ψt )n

(3)式中:静态结电容为C j Q =

C j

(0)(1+U Q U B

)

n

,结电容调制度为m =U Ψm

U B +U Q

<1。

将变容二极管作为压控电容接入L C 振荡器中,可组成变容二极管压控振荡器,通常可采用各种形式的三点

式电路[10-12]

。在变容二极管压控振荡电路中,为了使变容二极管能正常工作,必须正确地给其提供静态负偏压和交流控制电压,而且要抑制高频振荡信号对直流偏压和低频控制电压的干扰,所以在电路设计时要适当采用高频扼流圈、旁路电容及隔直电容[13-15]

。

2.2　西勒振荡电路的分析

西勒电路是一种改进型的电容三点式电路,它具有波段覆盖系数大、输出频率稳定度高的特点,其高频等效电路如图2所示。

图2　西勒振荡电路的高频等效电路F i g .2T h e h i g h f r e q u e n c y e q u i v a l e n t c i r c u i t o f

S e i l e r o s c i l l a t i o n c i r c u i t

西勒电路是在克拉泼电路的基础上,在电感L 两端并联了一个小电容C 4,且满足C 1、C 2远大于C 3和C 4,所

以其回路等效电容为:

C =

C 1C 2C 3

C 1C 2+C 1C 3+C 2C 3

+C 4≈C 3+C 4

(4)

振荡频率为:

f 0=

1

2πL C ≈1

2π

L (C 3+C 4)

(5)

在西勒电路中,由于C 4与L 并联,因此C 4的大小不影响回路的接入系数。如果使C 3固定,可通过变化C 4来

实现振荡频率的改变,从而实现压控振荡器的功能。

3　压控振荡器的设计

3.1　实验电路

本设计采用2级电路的形式以构成变容二极管压控

　第2期张振宇等:光泵磁力仪中压控振荡器的设计与实现281

　振荡器:第1级电路为西勒振荡电路,用以产生振荡信号;第2级电路接成共射极形式,起到放大的作用。在第

1级西勒电路中,采用多个变容二极管并联的方法用以实现电容值的大范围变化,从而实现压控振荡器输出频率范围的增大。其电路图如图3所示

。

图3　压控振荡器实验电路

F i g .3T h e V C Oe x p e r i m e n t a l c i r c u i t

压控振荡器的输入信号为光泵磁力仪的积分电路输出电平叠加一低频调制信号,该调制信号对于变容二极管起到交流控制的作用。变容二极管的正极接到-12V 电源上,从而使其工作在反向偏压状态。该压控振荡器中,L 为振荡电感,3个变容二极管V D 1、V D 2、V D 3并联后与电容C 4串联,并和L 、C 3一起组成振荡器的感性支路,晶体管集电极和发射极间的振荡电容C 1、基极和发射极间的振荡电容C 2分别为两个容性支路。C 5、C 6和C 7分别是耦合和旁路电容。3个并联的变容二极管,其总的等效电容量随着两极所加的反向电压的变化而大幅变化,从而使振荡器的等效振荡电容值发生较大变化,因此可以使压控振荡器实现更宽范围的频率输出,即可得到较大的动态范围。3.2　参数计算

光泵磁力仪将对磁场的测量转化成对频率的测量,通过两者的对应关系来实现对被测磁场的测量。为了实现光泵磁力仪对整个地磁场范围的有效测量,将仪器的磁场测量量程设定为35000～90000n T ,则其所对应的频率范围约为8～20M H z ,因此要计算压控振荡器的各主要器件参数以实现该频率范围的全程输出。

根据设计的电路,在感性支路中起到改变电容值作用的是3个并联的变容二极管,其等效电容C V D =C V D 1+

C V

D 2+C V D 3,它与C 4串联后的等效电容C 4′

=C 4C V D

C 4+C V D

。在2个容性支路中,只要选取C 1>>C 3,C 1>>C 4′,C 2>>C 3,C 2>>C 4′

,则该振荡电路的等效振荡电容C≈C 3+C 4′=C 3+C 4C V D C 4+C V D ,振荡频率f 0=1

2πL C

≈1

2

考虑到所要输出频率的范围属于高频段,选取相应电感为3μH ,则当f a =8M H z 时,计算得到C a =1

4π2

f a L ≈132p F ,则当f b =20M H z 时,计算得到C b =1

4π2

f b

L ≈21p F 。

根据此时得到的等效振荡电容的容值变化范围约为21～132p F ,令C 3=10p F ,则C 4′的范围为11～122p F ,由于电容串联将使其容值变小,所以选用的3个并联的变容二极管的等效电容C V D 的变化范围应稍大于上述计算的C 4′的范围。3.3　器件的应用

压控振荡器中的晶体管采用N E C 公司的2S C 3356,

它是用于构造高频段低噪声放大器的N P N 型硅晶体管,

其具有良好的动态范围和电流特性,其电流放大系数h F E 的标准值为120,特征频率f T 的标准值为7G H z 。第1级电路产生振荡信号,第2级电路起到放大的作用。

振荡电感也是压控振荡器中的关键元件,考虑到所输出频率为高频段,这里选用5m m×2m m×2m m 的高频铁氧体磁环,采用直径为0.3m m 的铜线均匀缠绕15匝,自制了3μH 的电感,为保证振荡器的稳定工作,这里采用了将制好的电感用硅胶密封固定的措施。

变容二极管的选取非常重要,它直接影响着压控振荡器的输出动态范围和稳定性,考虑到电路中等效振荡电容的容值变化范围较大,这里采用专门用于制作压控振荡器的高频变容二极管B B 152,它具有大峰值反向电压、高线性度、低串联阻抗、宽容值变化范围的特点,十分适合于本电路的设计,其二极管电容值关于反向电压的曲线如图4所示。考虑到振荡器工作的稳定性,本电路采用相同型号的变容二极管进行并联的方法,这就可以避免由于不同型号变容二极管的工作参数差别较大所引起的振荡器工作的不稳定。

图4　变容二极管电容值与反向电压的关系曲线F i g .4V a r a c t o r c a p a c i t a n c e v s r e v e r s e v o l t a g e

调制信号发生器产生的1k H z 调制信号和可控积分

器的输出电平共同作用,从而使送入压控振荡器的输入信号被1k H z 调制信号所调制,该调制信号作为变容二

282　仪　器　仪　表　学　报第32卷

极管的低频控制电压。由光泵磁力仪积分器提供的积分电压范围为-11至+11V ,则变容二极管的直流反向电

压V R 的范围为1至23V ,在此范围内二极管电容C d 的容值变化范围约为60p F 至4p F ,采用3个变容二极管B B 152并联后,其容值变化范围约为180p F～12p F ,满足参数计算时的要求。

4　实验结果与分析

为使光泵磁力仪能满足对整个地磁场范围的测磁要求,对所设计的大波段覆盖系数的压控振荡器进行测试,

需测试其输出频率范围及在该频率范围内输出波形的特性参数。所用测试仪器为R I G O L-D S 1102C D 数字示波器,T e k t r o n i x -T D S 2012示波器。图5为测试的压控振荡器所输出的4个频点图。其中图5(a )输出为8.00379M H z ,接近V C O 的输出下限频率;图5(d )输出为20.0770M H z ,接近V C O 的输出上限频率

。

表1为压控振荡器的输出测试数据表,其中列出了该压控振荡器在整个输出频率范围内所测试的12个频点的测试结果,这些测试频点的选取是随机的。

从表1中可看到压控振荡器的输出频率范围约是8～20M H z ,在整个范围内不存在局部失振现象,波段覆盖系数达到2.5,而实际的输出频率范围要比该范围更大些;压控系数为0.33～1.055M H z /V ;输出信号的幅值在4V 左右,且随着信号频率的增大而减小,输出幅值平稳度达到3.14d B ;信号的平均值较为稳定,约为2.3V ;表中最后一栏为该频率值经转换后所对应的被测磁场值,由此可见该压控振荡器可用于实现大量程光泵磁力仪的设计,其测磁范围可达35000～90000n T 。另外,适

当增大积分电压的范围可以扩展该压控振荡器的频率输出范围,同时为了保证压控振荡器工作的稳定性,应尽量

选用相同参数的变容二极管进行并联。在电路中其他元件参数不变的情况下,再增加所并联的变容二极管的个数并不会得到输出频率范围的扩展,反而有可能使振荡器产生局部失振的现象,这是因为振荡器中所需的变容二极管的数量及所对应的电容变化量是和其他振荡元件相关联的,且是需要通过参数计算而确定的。

表1　压控振荡器的输出测试T a b l e 1　V C O o u t p u t t e s t

测试序号

f /M H z V a m p /V V a v

g /V H /n T 18.003794.652.3135731.229.060924.312.2640450.5310.18034.292.2845447.8411.40704.242.2750924.1512.43624.162.2555518.7613.52443.882.2660376.8714.56463.682.2665020.5815.84723.762.2670746.4916.85693.562.2675254.01018.05583.442.2980606.21119.11063.242.3085315.212

20.0770

3.36

2.34

89629.5

5　结 论

本文在详细分析了压控振荡器工作原理的基础上,

设计了基于多个变容二极管并联,采用西勒振荡电路形式并具有放大功能的压控振荡器。实验结果表明,该压控振荡器的输出频率范围大于8～20M H z ,在整个范围内不存在局部失振现象,波段覆盖系数达到2.5,信号平均值稳定,输出波形的幅度在整个频率范围内均达到3V 以上,完全满足光泵磁力仪的需要。该压控振荡器结构简单、性能稳定,能够满足大量程的测磁要求,从而为光泵磁力仪实现对整个地磁场范围的有效测量提供了解决方案。

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[15]　冯源,樊祥,陈卫,等.宽带跳频信号源的设计[J].电

子测量与仪器学报,2010,24(10):958-962.

F E N GY,F A N X,C H E N W,e t a l.D e s i g no f aw i d e

b a n d f r e q u e n

c y-h o p p i n gs i g n a l g e n e r a t o r[J].J o u r n a l o f

E l e c t r o n i c M e a s u r e m e n t a n dI n s t r u m e n t,2010,24(10):

958-962.

作者简介

张振宇,2007年于吉林大学获得学

士学位,2009年于吉林大学获得硕士学

位,现为吉林大学博士研究生,主要研究

方向为弱信号检测、磁法仪器。

E-m a i l:z h a n g z h e n y u j l u@163.c o m

　Z h a n gZ h e n y ui s a P h.D.c a n d i d a t ei n J i l i nU n i v e r s i t y;h eo b t a i n e d b a c h e l o r d e g r e e i n2007a n dm a s t e r d e g r e ei n2009b o t hf r o m J i l i n U n i v e r s i t y.H i sm a i n r e s e a r c h f i e l d s a r e w e a k s i g n a l d e t e c t i o na n dm a g n e t i c i n s t r u m e n t

.

程德福,1983年于长春地质学院获学

士学位,1988年于长春地质学院获硕士学

位,2002年于吉林大学获博士学位,现为

吉林大学教授、博士生导师,主要研究方向

为弱信号检测、地下信息探测仪器。

E-m a i l:c h e n g d e f u@j l u.e d u.c n

C h e n g

D e f ui s a p r o f e s s o r a n dP h.D.s u p e r v i s o r,a n dw o r k s i nJ i l i nU n i v e r s i t y.H e o b t a i n e d b a c h e l o r d e g r e e i n1983,m a s t e r d e g r e e i n1988b o t hf r o mC h a n g c h u nC o l l e g e o f G e o l o g y,a n d o b-t a i n e d P h.D.f r o m J i l i nU n i v e r s i t yi n2002.H i s m a i nr e s e a r c h f i e l d s a r ew e a ks i g n a l d e t e c t i o na n di n s t r u m e n t f o r u n d e r g r o u n d i n f o r m a t i o n d e t e c t i o n.

高频压控振荡器设计

前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)

压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。 压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。 压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。 压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。

液压泵的结构及工作原理081028

液压泵的结构及工作原理 一、泵的分类 二、泵的参数及计算公式 三、齿轮泵 四、叶片泵 五、柱塞泵

一、液压泵的分类 液压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换元件、在液压传动中、液压泵作为动力元件向液压系统提供液压能。 液压泵

2.1 液压泵的主要技术参数 （1）泵的排量（mL/r）泵每旋转一周、所能排出的液体体积。 （2）泵的理论流量（L/min）在额定转数时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。 （3）泵的额定流量（L/min）在正常工作条件下；保证泵长时间运转所能输出的最大流量。 （4）泵的额定压力（MPa）在正常工作条件下，能保证泵能长时间运转的最高压力。 （5）泵的最高压力（MPa）允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压 （6）泵的额定转数（r/min）在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转数。 （7）泵的最高转数（r/min）在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数。 （8）泵的容积效率（%）泵的实际输出流量与理论流量的比值。 （9）泵的总效率（%）泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值。（10）泵的驱动功率（kW）在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率。

2.2液压泵的计算公式 参数名称单位计算公式符号说明 流量L/min q =V·n q=V·n·η0 V—排量（mL/r） n—转速（r/min） q0—理论流量（L/min） q—实际流量（L/min） 输入功率kW P i=2πTn/600P i—输入功率（kW）T—转矩（N·m） 输出功率kW P0=pq/60 P0—输出功率（kW）p—输出压力（MPa） 容积效率% η0= q/q0 *100 η0——容积效率（%）机械效率% ηm=1000pq0/2πTn*100ηm——机械效率（%）总效率% ηm=p0/p i *100η—总效率（%）

无盲区铯光泵磁力仪研究

无盲区铯光泵磁力仪研究 本文设计了一种铯光泵磁力仪探头，这种探头采用单光源和4个原子吸收室的设计，可以克服Mz结构、Mx结构以及Bell-bloom结构等类型光泵磁力仪所固有的盲区特性。当光泵磁力仪探头与磁场之间的夹角在一定范围时，磁力仪获取不到信号，产生盲区，本探头结构对任意方向的磁场均能正常工作，且采用单光源与凹面镜的设计，具有结构简单、体积较小的技术特点。 标签：盲区;光泵磁力仪;Cs原子 0 引言 光泵原子磁力仪是通过测量原子磁矩在静磁场中的拉莫尔进动频率来测量静磁场的一种磁场标量测量仪器[1]。共振光源用于极化原子使原子自旋取向产生宏观磁矩，然后，通过检测原子气体对共振光吸收系数来检测磁矩进动效应。 碱金属或氦原子能级在弱磁场中产生塞曼分裂，能级分裂大小与磁场大小成正比。在热平衡条件下，各塞曼子能级遵从波尔兹曼分布，各能级接近均匀分布。在光泵浦作用下，特定偏振状态的光被工作原子吸收，原子对光的吸收在满足能量守恒的同时还受到选择定则的约束，原子热平衡状态在光泵浦作用下被打破而产生一定的自旋取向，在光传播方向上形成宏观磁矩。宏观磁矩使原子在磁场中受到力矩作用，其围绕磁场作拉莫尔进动，进动频率与磁场成正比，可表示为ω=γB，γ为旋磁比。利用射频线圈产生的射频频率与拉莫尔频率产生共振的方法，或者利用对激光波长、强度或偏振态的调制频率与拉莫尔频率产生共振的方法，通过信号检测系统获取拉莫尔频率，根据其与磁场的正比例关系，得到磁场大小[2-3]。 以磁场方向为z方向，磁场与光传播方向的夹角用θ表示，信号大小与θ角相关。对于Mz结构光泵原子磁力仪，信号大小与cos2θ成正比，当θ=0o、180o 时，信号最大，而当θ=90o、270o时，信号为0，产生盲区。对于Mx结构光泵原子磁力仪，信号大小与sinθcosθ成正比，当θ=45o、135o、225o、315o时，信号最大，而当θ=0o、90o、180o、270o时，信号为0，产生盲区。对于Bell-bloom 结构光泵原子磁力仪，信号大小与sin2θ成正比，当θ=90o、270o时，信号最大，而当θ=0o、180o时，信号为0，产生盲区[4-5]。 在实际应用中，由于待测磁场未知，当磁场与仪器间的角度处于或接近盲区时，导致信号很小甚至没有信号，需要不断调节仪器方位。本文设计了一种单光源四吸收室结构的铯原子光泵探头，该结构对任意方向的磁场均能正常工作，且采用单光源与凹面镜的设计，结构简单。 1 工作原理 在没有光泵浦作用时，133Cs原子基态Fg=3和Fg=4上的粒子数均匀分布，

磁力泵的工作原理、结构原理(正式版)

文件编号：TP-AR-L4729 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 磁力泵的工作原理、结构原理(正式版)

磁力泵的工作原理、结构原理(正式 版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。 关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁 的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场 能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁 转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封 转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套 完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问 题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介 质通过泵密封泄漏的安全隐患，有力地保证了职工的 身心健康和安全生产。

一、磁力泵工作原理 将n对磁体（n为偶数）按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 二、结构特点 1．永磁体 由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-

压控振荡器的设计与仿真.

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程（非师范类）专业 指导教师 摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

海洋磁力仪的应用

试析海洋磁力仪的应用姜进胜 摘要:目前来说,磁力仪分为质子旋进式与光泵式两种基本类型,本文就围绕着质子旋进式与光泵式两种海洋磁力仪对其应用展开 了探讨,并且对质子旋进式海洋磁力的一个发展分支——sea spy磁力仪的原理及应用进行了介绍,最后,对海洋磁力仪的其他应用做 了简要概述。 关键词:质子旋进式光泵式 sea spy 中图分类号:tp212．13 文献标识码:a 文章编 号:1672-3791(2012)06(b)-0089-01 人们在早期的生产实践活动中就已经对地磁场有了初步的认识,磁力线是从地球的北极出发一直延伸到地球的南极的,随着时间的推移,科技在不断进步,磁力仪的种类发展越来越来多。众所周知,磁法勘测在海洋地理调查中起着至关重要的作用,所以海洋磁力仪的普及使用也在海洋调查中大面积开展起来。 1 海洋磁力仪的原理与应用 在被大家熟知每一片地球区域,相关磁力场都是有规律的存在与分布着的。某一区域的的磁力场如果受到外界铁质物体的入侵,则这个磁力场将会受到铁质物体在磁力场中产生的相对于本磁力场 的外力作用,从而对该磁力场造成干扰。这些外力干扰基本上都是存在于这个入侵的铁质物体的周围的。磁力在磁场中的相关应用可以帮助工作人员测量出某个地球区域的磁场强度,如果磁场受到外

来入侵,导致了场强变化,放置在其中的磁力仪也会相应地改变磁力数值,由于能够改变磁力场的物质都是铁磁物质构成的,所以磁力仪能够勘测出任何会使磁力场发生改变的物体,同样,磁力仪的使用能够满足人们的应用需要。海洋磁力仪就是测量地球磁力场强度的一款精度很高的测量设备。磁力仪的两种基本类型分为质子旋进式与光泵式两种,sea spy磁力仪是质子旋进式的一个发展分支,它也属于质子旋进式。 1.1 质子旋进式磁力仪 标准质子旋进式磁力仪是将少量附有氢原子核的液体,比如说甲醇或者煤油之类的,装入其传感器中。在这些液体中,除了氢原子核能够显示较为微弱的磁矩,其的自旋磁矩并没有被抵消,液体中的其他分子的自旋、电子轨道以及原子核自选的所有相关磁矩都被成对地进行了彼此抵消。氢原子在外磁场强度为零值时的磁矩取向是任意无规则的。 当传感器中富含氢原子的液体周围被附加上了由线圈产生的强大的人造磁场,则这个然早磁场会引起液体中的大量质子向同一方向自旋,并且这些质子的排列方向都是定向地以人造磁场方向为自旋轴进行排列的。一旦这种人造磁场消失,就会发生质子旋进现象,具体表现为氢原子在地磁场力与其的原本持有的自旋惯性的相互作用下以同样的相位往磁场方向旋进。 在质子旋进的初期阶段,由于质子的相位相同,通过其磁性的宏

磁力泵的结构组成及使用与维修

磁力泵的结构组成及使用与维修 (本文源自阳光泵业https://www.wendangku.net/doc/0811515943.html,) 磁力泵的结构组成 磁力泵由泵、磁力联轴器和驱动电机三部分组成。泵轴的左端装有叶轮，右端装有内磁转子，泵轴由滑动轴承支承。托架联接泵和电机并保证内外磁转子的位置精度。当电机驱动外磁转子旋转时，磁场通过空气气隙和隔(离)套，带动内磁转子同步旋转，从而带动叶轮旋转。 1.1、泵 泵一般选用耐腐蚀、高强度的工程塑料、刚玉陶瓷、不锈钢等作为制作材料，具有良好的耐腐蚀性能，并可以使被输送的介质免受污染。如CQB系列磁力泵的接触被输送液体部分是由抗化学品的氟塑料合金制造。氟塑料合金由可热塑加工的超高分子量聚全氟乙丙烯和一种以上其他塑料共混组成，可加人填料。如由超高分子量聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯组成的塑料合金，前者占重量比为0.1%一99.9%，后者占重量比为99.9%一0.1%，采用干粉共磨或干粉湿法共磨的共混方法制造。用热压或冷压烧结等方法加工成各种制品，克服了聚四氟乙烯冷流和易变形缺点，可延长使用寿命。 磁力泵的轴承是浸没在输送介质中，并用输送介质润滑和冷却。国内较为常用的轴承多为石墨和增强塑料。石墨特别是浸渍石墨具有良好的自润滑性、耐热腐蚀、摩擦系数低、应用范围很广，但石墨较脆，强度也较低，对轴的弯曲和局部过载很敏感，应特别注意。以钢为基体、多孔性青铜为中间层、塑料为表面层的三层复合轴承抗压强度高、摩擦系数小、尺寸稳定，消音减震，近年来得到应用。 1.2、磁力联轴器 磁力联轴器是实现无接触力矩传递从而达到完全无泄漏的关键部件。一般有圆盘形和圆筒形两种形式。由于圆盘形联轴器由两个面对面的环形磁体及其中的隔套组成，两个环形磁体之间存在轴向力，尤其在功率较大时，轴向力很大，克服它很棘手，一般较少采用。圆筒形联轴器包括外磁转子、内磁转子和隔(离)套3个部件，外磁转子与电机相联，并处于大气中，内磁转子与泵轴联成一体，整个转子被包容在泵壳和隔套内并浸没在输送介质中，隔套处在内外转子之间并固定在泵壳体上，使磁力泵壳和隔离套内部形成连通的、完全密封的腔室。磁钢在内磁转子的外圆柱面及外磁转子的内圆柱面上沿圆周方向紧密排列，形成“组合推拉磁路”。 目前，可供磁力泵选用的磁性材料较多，常用的有AlNiCo、铁氧体及稀上永磁材料衫钻SmCo5(简称 1:5),Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4(简称2:17) , Nd-Fe-B等。其中稀土永磁材料最优先选用，最强有力的是铰铁硼Nd-Fe-B，其最大磁能积高达28 x 104T·A/m以上，内察矫顽力超过1120kA/m，倍受青睐。但其工作温度不能超过120℃高温条件下可选用衫钻永磁材料，Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4的磁能积约为192 x 103T·A/m，其工作温度可高达300℃.

液压泵的工作原理及主要结构特点

液压泵的工作原理及主要结构特点 外啮合齿轮泵由于轮齿脱开使容积逐渐增大，形成真空从油箱吸油，随着齿轮的旋转充满在齿槽内的油被带到 在 容积逐渐减小，把液压油排出 内 啮合齿轮泵转时，与此相啮合的内齿轮也随着旋转。吸油腔由于轮齿脱开而吸油，经隔板后，油液进入压油腔，压油腔由于轮齿啮合而排油

叶片泵心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油和两次排油 柱塞泵成，柱塞在缸体内作往复运动，在工作容积增大时吸油，工作容积减小时排油。采用端面配油 螺杆泵动螺杆相互啮合，三根螺杆的啮合线把螺旋槽分割成若干个密封容积。当螺杆旋转时，这个密封容积

液压泵工作原理及叶片泵 支红俊 授课时间：2学时 授课方法：启发式教学 授课对象：职高学生 重点、难点：泵和叶片泵的工作原理、叶片泵的符号 液压泵 引入： 问：人与液压传动有无紧密的联系。学生活动 归纳：24小时伴随人的活动。人的心血管系统是精致的液 压传动系统。 问：血液为什么能周而复始、川流不息地在全身流动？学 生活动 归纳：依靠人的心脏。二尖瓣 问：心脏是如何工作的？学生活动 归纳：如图所示： 当心脏舒张时左边的二尖瓣打开，右边的二尖瓣关闭，产生吸血。当心脏收缩时，左边的二尖瓣关闭，右边的二尖瓣打开，产生压血。 问：心脏工作的必备条件有哪些。 归纳：三条：1、内腔是一密闭容积；2、密闭容积能交替变化；3、有配血器官（二尖瓣）。 一、液压泵的工作原理 如图所示： 介绍结构及组成。 提问：找出液压泵与心脏工作 原理的共同点。学生活动 归纳：1、柱塞与缸形成密封容积； 2 3、单向阀起到配流作用。 提问：有什么不同点。学生活动 归纳：当密封容积增大时，产生部分真空，在大气压的作用下产生吸油。 举例说明：如图所示： 将鸡蛋放到与其大小差不多杯口上，鸡蛋 放不进去，若将燃烧的纸先放到水杯里，接着 将鸡蛋放到瓶口上，鸡蛋在大气压的作用下迅速进入 水杯里。水杯

海兰德磁力泵原理

综述原理 无刷直流磁力驱动泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，通过高性能陶瓷轴固定在壳体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间有一层薄壁隔离，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封。电机的扭力是通过矽钢片（定子）上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁（转子）工作运转。对磁体进行n (n为偶数) 级充磁使磁体部分相互组成完整耦合的磁力系统。当定子线圈产生的磁极与磁铁的磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ=0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ=2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 无刷直流水泵通过电子换向，无需使用碳刷，磁体转子和定子矽钢片都有多级磁场，当磁体转子相对定子旋转一个角度后会自动改变磁极方向，使转子始终保持同级排斥，从而使无刷直流磁力隔离泵有较高的转速和效率。 海兰德泵业磁力隔离泵的定子与转子完全隔离，完全避免了传统的电机式无刷直流水泵存在的液体泄漏问题。而且可以完全潜水使用并且完全防水，有效的提高了泵的使用寿命及性能。 组成分解 无刷直流水泵（磁力隔离泵）由泵体（隔离件），电机定子，轴，轴承和转子水叶（磁体和叶轮）几部分组成： 磁体（钕铁硼永磁体） 由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45－400℃)，矫顽力高，磁场方向具 有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。 隔离件 在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：其中Pe－涡流；K—常数；n—泵的额定转速；T－磁传动力矩；F－隔套内的压力；D－隔套内径；一材料的电阻率；—材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。 轴 由于无刷直流磁力隔离泵是通过通电线圈带动转子旋转来工作的，旋转为了保持转子转动的平稳及噪音，采用高性能陶瓷轴与轴套配合，可以达到很高的精度，有效的减少了旋转阻力及噪音。 滑动轴承

压控振荡器原理和应用说明

压控振荡器（VCO 一应用范围 用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。 二基本工作原理 利用变容管结电容Cj 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点（VT=OV 时Cj 是最大值，一 般变容管VT 落在2V-8V 压间，Cj 呈线性变化，VT 在8-10V 则一般为非线性变化，如图1 所示，VT 在10-20V 时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当 改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO 。 压控振荡器的调谐电压 VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境（例如用户提供调谐要 求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等 ）来选择或设计，不同的压控振荡器， 对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者， VT 选在1-10V ，对宽 频带调谐时，VT 则多选择1-20V 或1-24V 。图1为变容二极管的V — C 特性曲线。 图1变容二极管的V — C 特性曲线 三压控振荡器的基本参数 1工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“ MHZ 或 “GHz 。 2输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用 Po 表示。通常单位为“ dBmW 。 3输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△ P 表示，通常 单位为“ dBmW 。 4调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V 时，引起振荡频率的变化量，用 MHz/ △ VT 表示，在线性区，灵敏度最咼，在非线性区灵敏度降低。 5谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制 =10Log （P 基波/P 谐波）（dBmw ）。 6推频系数：定义为供电电压每变化1V 时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用 MHz/V 表 示。 7相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振 f0为fm 的带内，各杂散能量的总和按fin 平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz 相位噪 声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm 越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定 WV) 0 8 10

加拿大GEM公司生产磁力仪系列产品介绍

GEM磁力仪系列配置及技术指标根据厂家网站资料和公司现有资料的整理结果，目前厂家销售的仪器按照其运用领域和设计原理的不同可以分为以下几类（如发现资料编辑有误请及时告知技术支持，谢谢）：GSM-19T标准质子旋进磁力仪：主要根据富氢（质子）液体受外磁场作用时会发生旋进的原理设计的磁力仪，是目前销售量最大、使用最广泛的磁力仪。根据不同的运用需要又可以增加不同的配置，例如添加步行（Walking）模式、增加一个探头实现梯度测量、增加VLF模块等，综合起来可以将标准质子旋进磁力仪细分为下面10种组合模式： 1 GSM－19T标准质子旋进磁力仪 2 GSM－19TW标准质子旋进磁力仪+步行模式 3 GSM－19TV标准质子旋进磁力仪＋甚低频 4 GSM－19TG标准质子旋进磁力仪+梯度测量功能 5 GSM－19TGW标准质子旋进磁力仪+梯度测量功能+步行模式 6 GSM－19TWV标准质子旋进磁力仪+步行模式＋甚低频 7 GSM－19TGV标准质子旋进磁力仪+梯度测量功能＋甚低频 8 GSM－19TGWV标准质子旋进磁力仪+梯度测量功能+步行模式＋甚低频 9 GSM-19TF快速质子磁力仪 10 GSM-19TGFW快速质子磁力仪+梯度测量功能+步行模式 GSM-19 高精度Overhauser磁力仪：该系列磁力仪主要设计原理是利用射频照射质子使其产生Overhauser效应，从而获得高精度、高稳定的磁场值。其组合模式有八种（和GSM-19T标准质子磁力仪的前八种组合模式相同。 钾光泵磁力仪：代表产品GSMP35，是分辨率和绝对精度最高的磁力仪。可以实现使用一个探头工作的总场测量模式，或用两个探头的梯度测量模式，也就是说钾光泵磁力仪可以

磁力泵工作原理及常见故障分析

磁力泵概述 磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。 当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患，有力地保证了职工的身心健康和安全生产。 磁力泵的工作原理 将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 结构特点 1．永磁体 由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45－400℃)，矫顽力高，磁场方向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。 2．隔离套 在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：其中Pe－涡流；K—常数；n—泵的额定转速；T－磁传动力矩；F－隔套内的压力；D－隔套内径；一材料的电阻率；—材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。 3．冷却润滑液流量的控制 泵运转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时，将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5℃；当介质为烃或油时，可使环隙区域的温升维持在5-8℃。 4．滑动轴承

液压泵的工作原理和分类

液压泵的工作原理和分类 液压泵的工作原理 泵是一种能量转换装置，把电动机的旋转机械能转换为液压能输出。液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵，图2－l所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图．图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油腔a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。 非容积式泵主要是指离心泵，产生的压力一般不高。 2．液压泵的特点 （1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。 （2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能吸入油液的外部条件。因此为保证液压泵能正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充亚油箱。（3）具有相应的配流机构。将吸液箱和排液箱隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。吸油时，阀5关闭，6开启；压油时，阀5开启，6关闭。 常用的容积式泵有：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵（径向，轴向）、螺杆泵等。 液压泵的基础标准： 压力分级：0-25（低） 25-80（中） 80-160（中高）160-320（高压） >320(超高压) 流量分级：4 6 10 16 25 40 63 100 250 二、液压泵的主要性能参数 1、压力 （1）工作压力液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 （2）额定压力液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。

压控LC电容三点式振荡器设计及仿真

实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真 一、实验目的 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 4、熟悉电路分析软件的使用。 二、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。 三、设计要求及主要指标 1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。 2、实现电压控制振荡器频率变化。 3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。 4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可 满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。 四、设计步骤 1、整体电路的设计框图

整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的 频 率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 2、LC 振荡器设计 首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：

液压泵的工作原理及主要结构特点

液压泵的工作原理及主要结构特点

液压泵工作原理及叶片泵 支红俊 授课时间：2学时

授课方法：启发式教学 授课对象：职高学生 重点、难点：泵和叶片泵的工作原理、叶片泵的符号 液压泵 引入： 问：人与液压传动有无紧密的联系。学生活动 归纳：24小时伴随人的活动。人的心血管系统是精致的液 压传动系统。 问：血液为什么能周而复始、川流不息地在全身流动？学 生活动 归纳：依靠人的心脏。二尖瓣问：心脏是如何工作的？学生活动 归纳：如图所示： 全靠心脏节律性的搏动，通过舒张和收缩来推动血液流动。 当心脏舒张时左边的二尖瓣打开，右边的二尖瓣关闭，产生吸血。 当心脏收缩时，左边的二尖瓣关闭，右边的二尖瓣打开，产生压 血。 问：心脏工作的必备条件有哪些。 归纳：三条：1、内腔是一密闭容积；2、密闭容积能交替变 化；3、有配血器官（二尖瓣）。 一、液压泵的工作原理 如图所示：

介绍结构及组成。 提问：找出液压泵与心脏工作柱塞 原理的共同点。学生活动单向阀归纳：1、柱塞与缸形成密封容积； 2、当偏心轮旋转时，密闭容积可以交替变化； 3、单向阀起到配流作用。 提问：有什么不同点。学生活动 归纳：当密封容积增大时，产生部分真空，在大气压的作用 下产生吸油。 举例说明：如图所示： 将鸡蛋放到与其大小差不多杯口上，鸡蛋鸡蛋放不进去，若将燃烧的纸先放到水杯里，接着 水杯里。水杯 问：液压泵的工作的条件有哪些。学生活动 归纳：1、应具备密封容积且交替变化。 2、应有配油装置。 3、吸油过程中油箱必须与大气相通。 一、叶片泵 可分为：单作用和双作用叶片泵。 1、单作用叶片泵 （1）结构和工作原理。

基于激光源的高准确度He-Cs光泵磁力仪研究

第1期2019年1月 Vol.14No.1 Jan.2019 Journal of CAEIT I工程与应用i doi：10.3969/j.issn.1673-5692.2019.01.019基于激光源的高准确度He?Cs光泵磁力仪研究 石铭▽ （1.中国船舶重工集团公司第七一O研究所，湖北宜昌443003； 2.国防科技工业弱磁一级计量站，湖北宜昌443003） 摘要：采用锁定于Cs原子D1线F g=4->F f=3跃迁能级的894nm激光极化了填充有Cs原子和* He原子混合原子吸收室中的Cs原子，然后通过Cs原子和°He原子的自旋交换作用使得亚稳态" He原子产生极化。这种采用间接方式实现"He原子极化的方法，可以避免*He原子与光源直接作用产生的光频移，能够非常有效地减小共振线宽和实现高准确度磁场测量。设计了自旋极化的亚稳态"He原子在磁场中的拉莫尔频率检测电路以实现磁场测量。 关键词：光泵磁力仪；He-Cs；拉莫尔频率；高准确度磁场测量 中图分类号:TM936/P631.23文献标识码：A文章编号：1673-5692（2019）01-107-04 Research of High-precision He-Cs Optically Pumped Magnetometer Based on Laser Source SHI Ming1-2 (1.No.710R&D Institute,CSIC,Yichang443003: 2.1st Class Weak Magnetic Metering Station of NDM,Yichang443003,China) Abstract:Cs atoms in the atomic absorption chamber filled with Cs and4He atoms has been polarized by 894nm laser locked to F p=4—F e=3energy level of Cs atomic DI level.Metastable4He atoms can be polarized by the spin exchange of4He atoms and polarized Cs atoms.For the indirect method to polarize 4He atoms,light shift owing to direct interaction of4He atoms and light source can be avoided,then reso-nance linewidth can be decreased effectively and high-precision magnetic measurement can be realized. Larmor frequency detection circuit of metastable4He atoms in magnetic field has been designed to realize magnetic measurement. Key words:optically pumped magnetometer；He-Cs；larmor frequency；high-precision magnetic meas-urement o引言 光泵原子磁力仪（OPM）是通过测量原子磁矩在静磁场中的拉莫尔进动频率来测量静磁场的一种磁场标量测量仪器⑴。共振光源用于极化原子使原子自旋取向产生宏观磁矩，然后,通过检测原子气体对共振光吸收系数来检测磁矩进动效应。光泵原子磁力仪的早期研究可以追溯到上世纪六十年代2匕当时主要采用原子光谱灯作为泵浦光源。近年来，随着微加工工艺和小型半导体激光器研究的进展，采用激光作为泵浦光源的光泵原子磁力仪又成为研究热点r4_61o 对于传统的光泵原子磁力仪,He或碱金属原子能级在特定圆偏振光的直接作用下，受能量守恒与选择定则的约束，其在磁场中形成的塞曼子能级间 收稿日期：2018七745修订日期:2018-09-25

磁力泵的结构与原理

磁力泵的基本原理与结构特点 磁力传动技术国外早在1946年已被应用于化工行业和国防领域，我国于50年代末首次将磁力传动技术应用于航天领域，同时刷新了国内外同类试验的先进记录，其技术水平处于国际领先地位。1986年，航天部510研究所利用“拉推磁路”技术在兰州化学工业总公司公司合成橡胶厂的聚苯乙烯装置中成功的应用了磁力传动泵产品，并针对石化生产过程中，物料普遍具有易燃、易爆、剧毒、贵重等特点，用传统的密封方式难以解决轴封处的泄漏问题。十多年来相继对该厂的SAN装置、ABS装置上的100多台不同规格型号和用途的泵全部改换为零泄漏磁力传动泵。彻底解决了物料的泄漏，节约了能源，净化了环境，检修周期比原先提高了10倍以上，大大提高了生产效率。 磁力传动泵也称磁力泵，其显著特点是该泵无轴封部件，即不存在动密封泄漏点。磁力传动泵由泵、磁力传动器、磁力传动泵的特有结构部分和电机组成。其关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子和不导磁的隔离套组成。根据磁场能穿透空气隙和非磁性介质原理，当电机带动外磁转子旋转时，通过磁力线的作用耦合了与叶轮相联的内磁转子作同步旋转，实现了力矩的非接触式传递，由原来常规泵的一根轴加设轴封部件改为两根轴加设隔离套结构，将动密封转化为静密封，从而彻底解决了介质的泄漏问题。

磁力传动装置示意图 该磁力传动技术于 1998 年引进原航天部510研究所——“组合式拉推磁路理论与技术”开发的大功率无泄漏磁力传动泵系列产品，性能范围为：流量Q=1.6-3000m3/h，扬程H=5-1500m，单级扬程最高为200m（常规转速下），工作压力最高可达50MPa，工作温度可达到455℃，传递功率高达400kW，磁传动效率达到90-98%，有害介质泄漏量为零，无磁场泄漏（接近地磁场）。磁力传动泵结构详见下图。

挖机三大件之一液压泵工作原理维修师傅必懂

挖机三大件之一——液压泵（工作原理），维修师傅必懂发动机，液压泵，分配阀是人们常说的挖机三大件，挖掘机为什么不像汽车一样由发动机提供动力，经过变速箱、传动轴驱动整车前进，而是通过发动机带动液压泵转动，由高压液压油通过液压马达、液压油缸等液压执行元件带动整车动作？发动机为液压泵提供动力，液压泵、液压油管路、液压马达、液压油缸等进行液压传动，分配阀进行液压控制。一、什么是柱塞泵，什么是齿轮泵？液压泵是将机械能转换为液体压力能，我们一般见到的（挖掘机、装载机用）有齿轮泵和柱塞泵。共同点：都是通过容积改变来对液体产生压力。区别：机构不同，容积位置不同。齿轮泵的液体容积在两齿轮之间，通过齿轮旋转改变液体容积。而柱塞泵的容积在每一个柱塞缸内。常见大中型挖掘机一般将柱塞泵和齿轮泵集合在一起，组成液压泵总成，一般主泵为柱塞泵（输出液压油压力较大）给液压行走马达、液压回转马达、液压油缸供油；先导泵为齿轮泵（输出液压油压力较小）给分配阀供油。主泵总成齿轮泵：齿轮泵是靠两个啮合齿轮旋转时形式的密闭移动来工作的。齿轮泵是齿轮传动来提供动力，齿轮泵是定量泵，多用于低精度中低压控制。它的主要特点是：结构简单，制造方便，成本低，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺点是：流量和压力脉动大，噪音大，排量不可调节。它被广泛应用于各种低压系统中。齿轮泵对油液的要求最低，最早的时候因为压力低，所以一般用在低压系统中（先导泵），现在齿轮泵压力可以做

到25MPA左右，常用在压力要求不高的机械上，但是他的油液脉动大，不能变量，好处是自吸性能好。齿轮泵原理图工作原理外啮合齿轮泵是装载机和部分小型挖掘机液压系统中常用的液压泵。泵体内有一个相同模数，相同齿数的齿轮，齿轮的两个端面靠泵盖密封。泵体，端盖和齿轮的各齿槽组成了密封的容积，俩齿轮沿的啮合把密闭容积空间分成吸油腔和压油腔俩部分，并且在工作中彼此互不相通。由于齿轮的啮合，使密封的容积逐渐减小，齿槽中的油受到挤压，从排油口排出。齿轮不断旋转，齿轮在啮合时引起的吸油和排油腔的容积大小变化，来实现吸油腔不断吸油，压油腔不断压油。装载机用齿轮泵（双联泵：一根驱动轴带动两个从动齿轮工作，有两个吸油腔和两个排油腔。）目前国内的装载机液压系统基本上为定量液压系统，所谓定量液压系统就是说液压泵的排量是不变的，基本上以齿轮泵为主；还有一部分出口的机型，由于国外对整机噪声的要求较高，采用的是叶片泵；剩余很少一部分机型配置的变量液压系统，基本上配置的为变量柱塞泵。柱塞泵：柱塞泵是靠活塞的往复运动提供动力，柱塞泵是变量泵，多用于高精度高压控制，柱塞泵，工作压力高，其工作压力一般为了20～40MPa，最高可达1000MPa；结构紧凑；效率高及流量调节方便等优点。柱塞泵压力高，性能稳定，成本高，脉动最小，可以变量，常用在高压系统和工程工程机械上。但他的自吸性能最差。柱塞泵原理图发动机带动传动轴转动时（上图左端），连杆推动柱塞在缸体中往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转，配油盘是固定不

基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计

分类号 密级 基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计 所在学院机械与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 姓名 学号 指导老师 年月日 诚信承诺

我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年月日

摘要 Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟及数字电路板的设计工作，Multisim不仅具有丰富的仿真分析能力，而且还包含了电路原理图的图形输入及电路硬件描述语言的输入方式。有了Multisim软件就相当于有了一个电子实验室，可以非常方便的从事各种电路设计及仿真分析工作。 随着无线通信技术的快速发展，使得市场对压控振荡电路产生了巨大的需求。压控振荡器是通过调节可变电阻或电容可以改变波形的振荡频率，一般是通过人工来调节的。而在自动控制场合往往要求能自动地调节振荡频率。常见的情况是给出一个控制电压，要求输出波形的振荡频率与控制电压成正比。这种电路称为压控振荡器。 本次设计的内容是基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计，阐述了压控振荡器的电路原理以及组成结构。本次设计是采用集成运算放大器741芯片组成的滞回电压比较器和反向积分电路，利用二极管1N4148相当于电子开关的功能，控制电容的充放电时间，构成的压控振荡电路，从而实现输入电压对输出频率变化的控制。只要改变输入端的电压，就可以改变输出端的输出频率。并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成压控振荡器电路模块，进而使用Multisim仿真工具对其进行仿真从而达到设计的目的和要求。 关键词：Multisim，压控振荡器，1N4148