第一篇：32.電磁超聲換能器研究與設計

遠程教育學院 本科生畢業論文（設計）題目 電磁超聲換能器的研究與設計 姓名與學號 朱強 714128202050 年級與專業 14秋華家池專本2班 電 氣 學習中心 浙大校內直屬學習中心（華家池）指導教師 許 諾 浙江大學遠程教育學院本科生畢業論文（設計）誠信承諾書 1.本人鄭重地承諾所呈交的畢業論文（設計），是在指導教師的指導下嚴格按照學校和學院有關規定完成的。

2.本人在畢業論文（設計）中引用他人的觀點和參考資料均加以注釋和說明。

3.本人承諾在畢業論文（設計）選題和研究內容過程中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關數據等行為。

4.在畢業論文（設計）中對侵犯任何方面知識產權的行為，由本人承擔相應的法律責任。

畢業論文（設計）作者：

朱強 ?????????????????2016???????????年 10 月 29 日 論文版權使用授權書 本論文作者完全了解 浙江大學遠程教育學院 有權保留并向國家有關部門或機構送交本論文的復印件和電子文檔，允許論文被查閱和借閱。本人授權 浙江大學遠程教育學院 可以將論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編論文。

畢業論文（設計）作者簽名：朱強 ?????????????2016??????????年 10 月 29 日 摘要 電磁超聲換能器(EMAT)是一種基于電磁超聲轉換技術的新型電聲轉換器。同時，它也是一款集超聲波發射、接收裝置于一體的非接觸型換能器。因為電磁超聲波無損技術在進行作業的時候是不需要有介質耦合的，也無需對試件進行準備處理等諸多優點，故其檢測時的溫度可以高達1000℃，對一般的被探測的工件表面也無需經過特殊處理，可以直接進行無損處理，因此電磁超聲換能器廣泛的應用在超聲無損檢測技術領域中。

本研究主要是對電磁超聲換能器的工作原理進行研究以及在現有的電磁超聲換能器的基礎上對其進行優化設計。結合國內外發表的文獻為研究基礎，對電磁超聲換能器的研究現狀進行調查分析，總結電磁超聲換能器各參數對其轉換效率的影響，針對現有研究中的不足對其進行優化設計。

關鍵詞：畢電磁超聲換能器；

超聲無損檢測；

調查分析；

優化設計 目錄 摘要 I 第1章 緒論 1 第2章 電力負荷理論 2 2.1電力負荷預測基本模型和方法 2 2.2模糊邏輯理論概述 2 2.3人工神經網絡概述 3 2.4模糊神經網絡概述 4 第3章 混合模糊神經網絡相關數據處理方法 5 3.1樣本負荷數據的預處理 5 3.1.1樣本負荷數據的收集和處理 5 3.1.2樣本負荷數據的歸一化處理 6 3.2影響因素的模糊化處理 6 3.3模糊神經網絡模型的設計 6 3.3.1網絡層數的設計 6 3.3.2網絡節點數的設計 7 第4章 負荷預測結果及分析 8 4.1預測模型計算一般步驟 8 4.2 一些注意事項 8 總結 9 參考文獻 10 致謝 11 一、緒論 1.1研究研究背景 傳統的超聲波產生方式主要是通過壓電換能器實現的，雖然它的結構設計起來比較簡單，換能的效率也比較高，但是在使用的時候經常需要耦合劑作為耦合介質，而且有的時候還需要對試件進行事先的準備處理工作，而且在溫度測量技術上存在諸多限制。

王仲生萬小朋無損檢測診斷現場實用技術機械工業出版社,2003.11~47 隨著國內點次聲波換能技術的不斷進步，為國內超聲波無損檢測技術的發展指明了道路，人們將利用電磁超聲轉換技術來彌補傳統換能技術中的不足之處。所說的電磁超聲指的是通過洛倫茲力理論和磁力伸縮原理，來達成不用接觸就能被激發的新型技術，相對于傳統的壓電超聲換能器其具備以下優點：

1）可以輕易的通過改變電磁場的方向和大小，來產生不同需要的各種超聲波，例如蘭姆波和表面波。在對待測物體進行測量的時候通過磁電轉換產生蘭姆波，其產生的蘭姆波是通過線掃描的方式對待測物進行大范圍的快速高效率的檢測，相比較傳統的逐點體波掃描方式要方便很多，為測試節省了很多的時間，大大的提高了檢測工作的效率，在板材無損檢測方面應用特別廣泛。

2）可以實現在不需要接觸待測物體的前提下對待測物體進行測量，有效的避免了在待測物不方便進行預先處理的問題，也解決了在使用耦合劑時對測量精度存在影響的問題。

3）因為可以實現非接觸的測量形式，所以在測量的溫度上也有了大大的提高，一般可以達到上千度以上，同時對高速運動的物體的測量也是可以很方便的是實現的。

因為電磁超聲換能器擁有的這些優點，決定了其在材料無損檢測，運動物體運動過程中各參數的測量上的廣泛應用，介于其在測量領域上存在的巨大的潛力，國內外學術界以及工程界都對其產生了濃厚的研究興趣。為了實現電磁超聲能夠在工業領域上得到推廣，各研究者早已對其進行了深入的研究，希望能夠在電聲轉換效率上得到顯著的提高，這樣子就可以大大提高工業設計與檢測上的效率，提高工業自動化水平有的非常重要的研究意義，也是學術研究確定了非常有價值的研究方向。

而電磁超聲換能技術存在的非接觸換能問題也讓眾多優秀設計師費盡了心思：

1）在能量轉換的過程中，有不同能量同時轉換的現象。在電磁場，力場和聲場的相互作用下，換能過程變得非常的復雜，在理論上對其過程很難進行分析理解，因此只能通過實驗對其進行研究設計。

2）因為經過多種能量的相互轉換，導致電磁超聲換能器在換能效率上非常的低，而且需要的激勵電源的頻率的要求還很高，因此在硬件設計上存在很大的困難。

3）超聲波的回波信號的振幅比較小，與傳統的壓電超聲換能器相比較，信噪比明顯下降，幅值下降了40分貝左右，因此在設計過程中和還要對回波信號進行復雜的后期處理。因為電磁超聲換能器存在的設計困難，使得目前電磁超聲換能器還只能停留在實驗研究階段，還未正式進入工業測試應用當中。

《超聲波探傷》編寫組編超聲波探傷電力工業出版社,1980.225~246 不過，隨著近幾年來電子科技技術的快速發展，為電磁超聲換能器步入工業檢測領域提供了強有力的后盾。尤其是近幾年在MOSFET管工藝上的進步，MOSFET管可以實現電路大電流的通過，而且可以實現快速有效的開關動作控制，這項技術可以為電磁超聲換能器提高穩定的可靠的高頻高壓發射回路，極大程度得提高了換能器的發射功率。另外的，隨著集成電路的快速進步以及芯片封裝工藝的創新優化，很多器件采用先進的集成封裝形式，這樣也減少了一大部分的噪聲的產生，讓芯片的噪聲的幅度有著顯著的降低，通過這些技術的改良，在一定的程度上解決了電磁換能器轉換效率低的問題。所以只需要在電磁超聲換能器的電路設計方面以及超聲波發射端進行改進就可以讓其變得更加實用化了。

1.2國內外研究進展 從20世紀六十年代開始，許多發達國家，例如英國、美國、德國、日本等早就開始了對電磁超聲技術的理論以及實驗進行了較為全面的研究。主要的研究方向就是針對如何提高電磁換能器轉換效率低的問題進行研究。

張志剛等蘭姆波的電磁超聲磁致伸縮式激勵及其特性[J].上海交通大學學報.2006,40(1):133~137 國內對電磁超聲轉換器的研究起步比起國外的相對晚一些，但是隨著國內工業上對無損技術的需求的不斷增加，驅使著越來越多的人投入到電磁超聲技術的研究開發當中去，國內的研究隊伍也隨之不斷擴增，經過長期經驗的積累和總結，國內在電磁超聲技術上已經取得了突出性的成就。不過由于起步太晚，以及在芯片制造工藝上和其他發達國家還是存在一定的距離，導致在該領域上與其他發達國家還是有不小的差距。

1.3主要研究內容 在本篇論文中主要研究電磁超聲換能器的基本工作原理，主要組成部分，實驗系統的組成。一些相關實驗，來發現電磁超聲換能的的優點與不足，盡可能的用電磁超聲換能技術來代替傳統技術。最后用ansys軟件對的實驗進行驗證。再然后對做的所有工作進行總結。

二、電磁超聲換能器的工作方式 2.1電磁超聲換能器的發射原理和接收原理 1.洛倫茲力工作原理 圖2-1-1洛倫茲力工作原理圖 在電磁鐵為換能設備提供磁場H的偏置磁場時，通過向激勵線圈接通電力J開形成狡辯磁場hd，進而通過狡辯磁場，在導體元件外表產生渦流js，在渦流js作用下，磁場同狡辯磁場產生狡辯渦流，從而形成洛倫茲力FL。而導體試件在洛倫茲力的作用下又會出現程度較為劇烈的震動，在這樣的震動，導管元件內部就會產生各種形式不一的超聲波，值得注意的是，導管元件內部的超聲波和交變電流超聲波頻率一致。

任曉可.電磁超聲技術在鋼板缺陷檢測中的研究[D].天津天津大學.2008 電磁超聲接收原理其實就是電磁超聲激發原理的逆應用，當換能器接收到傳播來的超聲波信號的時候，超聲波就會引起電磁鐵附近的特殊材料的震動，因為這種物質周圍充滿電磁場，其受到超聲波撞擊后引起的震動，將在其兩端感生出渦流效應，隨著超聲波不斷地有規律的撞擊，其感生的渦電流也是周期的變化的，在周期內不斷變動的渦電流周圍，還會出現交變磁場，從而在接收設備周圍形成電動勢，只要將電路連接，回路就會導通，從而就會形成電流信號，然后就將接收到的小電流信號通過放大器，經過放大器的放大，然后整流，這也就是所謂的回波信號。通過這樣的一系列變換從而實現超聲波信號的接收。不過在進行無數次試驗后，證明了電磁超聲換能的效率很低，與傳統的壓電超聲換能器相比較要低的多，所以在接收超聲波信號的靈敏度上存在很大的影響，因此，電磁超聲換能器需要一個功率比較大的發射極為其提供發射所需的能量，從而減少信噪比。

電磁超聲是由磁鐵、線圈和被測試件這三部分組成的，實際上來說，EMAT的接收和發射是由這三部分相互影響工作的，相互影響工作過程看圖2所示。

圖2-1-2電磁超聲的組成相互影響工作過程 2.1.2磁致伸縮力的工作原理 如果試件是由鐵質材料做成，那么高頻電流形成的磁場同樣能夠在一定時間內轉變為具有磁力的試件，進而形成此致伸縮效用。此時電磁超聲設備不光洛倫茲力的影響，而且受到磁致伸縮力的影響。因磁場作用力減弱而形成的磁致伸縮效用，是造成電磁超聲的最重要的原因。這里所說的磁致伸縮只得是在材料磁性因各種因素發生變化時，材料的體積、外形以及長度等也隨之發生轉變的情況。這種轉變是由磁場力大小決定的。

R.Bruce Thompson.A model for the Electromagnetic Generation and Detection of Rayleigh and Lamb Waves[J],IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonic.1973,14:340~346 其轉變形式主要有三種：也就是線性磁致伸縮，體積磁致伸縮和因磁場力消退而造成的外形轉變。之所以會出現磁致伸縮的情況，是因為材料溫度變化，引發了自發磁化現象，造成材料內出現極大的磁疇。在不受外部磁場作用的情況下，磁疇隨機排列且晶體外形不會發生變化。在受到外部磁場作用力影響時，磁疇排列形式發生轉變，從由外磁場的位置轉向到內磁場上，而且其晶體也會發生極大程度的變形，并造成材隨著磁場作用力的方向進行延伸或者內縮。同時手激勵電流磁化的影響，材料會在周期內發生變形，進而形成彈性波，而造成彈性波的誘因則是線性磁致伸縮。如果為電磁超聲換能設備提供適當的磁作用力，那么洛倫茲力和磁致伸縮李就會層層相疊，并不是相互抵消。

2.2 電磁超聲換能器常見的波 通過收集和總結，總結出來經常用的磁鐵形狀、線圈形狀和磁鐵與線圈搭配在一起產生的波。分別由下圖所示。

圖2-2-1常見磁體 圖2-2-2常見激勵線圈 注：L波：縱波。S波：橫波。SH波：水平偏振的剪切波。SV波：垂直偏振的剪切波。

圖2-2-3組合波形 三、電磁超聲換能器的硬件電路設計 3.1激勵電路 傳統壓電超聲的轉換率比較高，所以它對激勵信號的要求就可以比較低，一般采用的是正弦脈沖信號作為激勵源，因為正弦脈沖信號的信號頻率單一，含有諧波的數量很少，所以產生的干擾信號也很少。但是在利用電磁超聲進行換能的時候，轉換率比較低，如果繼續采用正弦脈沖信號作為激勵源的話，將無法產生可利用的超聲波，為了提高發射電路的功率，產生有用的超聲波信號，一般的會采用高壓脈沖信號來取代正弦脈沖信號。

張志剛,闕沛文雷華明.Lamb波與SH波雙模式電磁超聲檢測系統的設計與實驗[J].工業儀表與自動化裝置.2005,2:22~24 1.信號發生電路 信號發生電路的主要作用是形成電頻、一定數量且能夠認為調控的脈沖信號以及脈沖信號寬度。過去的函數信號發生器功能不足，且缺乏調控波形的能力，尤其是是缺乏調控信號頻率以及脈沖寬度的能力。如果通過FPGA 設備來形成脈沖信號，又很難把握死區時間。在正常的實驗中，我們選用的信號發生器是德州儀器公司生產的UCC3895 移相型 PWM 控制器，如圖3-1-1。這一控制最為突出的特點包括：能自主調控輸出導通時間以及死區時間，還能通過單管腳實現芯片的軟起動及軟關閉等功能，而且對功率要求極低，最大功率要求也只有1MHz，能夠保證設備的正常運轉。通過圖2-2我們能夠直觀的認識到，SS/DISB 是系統控制部件，通過這一部件，能夠實現芯片的啟動和關閉，只要通過SS/DISB的電壓在0.5V以下芯片就會自動斷開，反之則會正常啟動，極大程度上便利了工作人員對STM32 的操控，工作人員只需要控制 STM32 的輸出電壓，就能夠實現對芯片脈沖輸出的控制。還可以通過 控制STM32電平時間，來控制可調脈沖數量。

圖3-1-1 UCC3895芯片電路圖 2.功率放大電路 上節信號在發生電路中形成了驅動信號，但其產生的功率極小，而UCC3895所輸出的電流更只有 極為微弱的100m A，遠遠達不到電磁超聲設備對電流的需求，這就要求放大驅動信號功率。本次實驗的方案，是全橋逆變電路方案，如圖3-1-2：

圖3-1-2 全橋逆變電路圖 圖9UCC3895 輸出信號經過 6N137順利到達后續電路，6N137是功率能夠達到10MHz的光耦，其輸出導通時間大約有50ns，其關閉所用時間大約是12ns，其所起到的主要用處是將強電、弱電進行隔離，全橋電路電壓能夠順利通過驅動設備，進而影響電路的控制。使用光耦隔離具有以下幾項有點：隔離耐壓比較高，具有非常強大的抗干擾能力，能夠隨意的調節占空比等等。

3.吸收電路 激勵電源采用的是高壓正負脈沖信號，在正負脈沖交替轉換的過程是非常的快的，所以很好容易會產生尖峰電壓，一般的尖峰電壓大小是與原電壓的4到5倍左右，雖然存在的時間很短，就幾微秒的時間，但是它的電壓很大，遠遠大于一般開關器件的耐壓范圍，所以很容易燒壞電路里的開關器件。所以在電路中常常設計一個吸收電路來對尖峰波進行吸收。本研究中吸收電路主要有：RC吸收電路；

RCD吸收電路；

LC吸收電路。

4.阻抗匹配電路 為了達到最大功率輸出，常常將LC回路與本極集電極電路采用自耦變壓器形式來連接。從功率輸入的觀點來看，希望滿足匹配條件，以獲得最大的電壓增益，但是從降低噪聲的觀點來看，必須是噪音系數最小，這時可能不能滿足最大功率增益的條件。可以證明，采用共射級電路時，最大功率增益與最小噪聲系數可以近似地同條件獲得滿足。而在工作頻率較高的時候，則采用基極電路可以同時獲得最小噪聲系數與最大功率增益。為了能夠使激發超聲波的效率得以有效地提升，可以在接收電路以及接收線圈間，激勵電路以及電磁超聲激勵線圈間加入阻抗匹配電路。為了能夠實現阻抗匹配的目的，先要將線圈的電抗值予以明確，能夠通過實際測量或者是數值計算來獲得，這樣阻抗的匹配主要給線圈串聯或者是并聯電容。電路電抗值等于零的時候則產生諧振，在這個時候便表明阻抗匹配，然而，這兩種匹配仍然存在著一定的區別，發射線圈匹配后需要通過很大的電流所以適合使用串聯匹配，而接收電路應該使用并聯匹配。

3.2接收電路 接收回路總共是由四部分組成，它們分別是限幅電路、前置放大電路、帶通濾波電路以及主放大電路。正如前面所提到的，電磁超聲換能器的轉換效率很低，一般產生的超聲波信號很小，而且噪音污染很嚴重，在信號中存在很大的噪音干擾，所以在接收電路中最重要的環節就是去除信號中存在的噪音。經過一系列的轉換后，就得到了穩定的，精確地回波信號，為后面的模擬分析，數字采樣做了前期鋪墊。

1.限幅電路 實驗中使用的芯片所承受的電壓是有限的，而為了提高發射功率，所以激勵源所產生的高壓脈沖電壓很大，這樣就有可能在電路導通的時候由于電壓過大，使得回路的電流過大，從而燒壞芯片。為了避免這種情況的發生，實驗中，在發射電路之后，需要加一個限幅電路，在不降低激勵電源大小的前提下，適當降低后續電路中的電壓大小，從而達到保護電路的作用。

2.前置放大電路 傳感器接受到聲音信號后將其轉換成微弱的電信號，如果直接處理該微弱的電信號，可能會引起很大的誤差，而且因為信號的幅值很小，若不經過放大電路放大，很快就會被電路中的電阻消耗殆盡。所以為了能夠準確獲取聲音信號傳遞的信息，我們需要將轉換后的電信號進行放大。因為屬于第一級放大，如果放大時產生較大的噪音，將會對后面的電路設計造成影響，也會使得最后的結果誤差很大，所以前置放大器在減少噪聲方面要求很高，實驗時選用的是OPA37AJ放大器，實驗中前置放大器的電路圖如下3-2-2所示。OPA37AJ放大器精度很高，產生的噪聲低，所以很適合作為前置放大器來使用。

圖3-2-2 前置放大電路圖 3.帶通濾波電路 回波信號本身包含著一些噪聲信號，在經過前置放大器的放大，噪聲信號就會被放大，對被檢測信號的識別存在一定的干擾，所以我們需要一個濾波電路，將沒用的噪聲信號濾除掉。根據實驗數據顯示，在回波電路中包含的噪聲信號有熱噪音信號，高頻干擾信號最主要的噪聲信號主要在60Hz附近，為了濾除這一段沒有用的干擾信號，就需要使用一個帶通濾波器。本課題實驗中選用的是基于LT1568的高頻有源RC濾波器，如下圖3-2-3就是高頻濾波器的電路圖。

圖3-2-3帶通濾波器電路圖 為了證明設計的帶通濾波器是可以使用的，試驗中利用模擬輸入噪聲信號，將信號輸入帶通濾波器，并在輸出端取出輸出的信號，與輸入的信號要進行對比，實驗發現，本課題設計的帶通濾波器是可以使用的，效果還很好。如下圖3-2-4、3-2-5就是輸入的帶噪聲信號，和經過濾波器濾波后，得到的正弦波信號。

圖3-2-4 輸入的帶噪聲信號 圖3-2-5 濾波后的信號 4.主放大電路 因為經過上幾個電路的消耗和濾波，使得有用的信號大小變得非常的小，不足以后續的實驗提高能量和信息，所以主放大電路的作用就是將前面經過一系列轉換后得到的有用小信號放大到工作需要的幅值大小，為以后的數字采樣模擬分析做前期準備工作。實驗中選用的放大芯片是AD600芯片，芯片電路圖如下3-2-6所示。AD600芯片是一款噪聲低，頻帶寬，放大倍數大的放大芯片，除了具備一般放大芯片具有的功能外，AD600還具有隨輸入信號幅值變化而產生不同的電壓增益，所以不至于產生當輸入信號過大或者過小時，放大出來的信號相差太大。因此AD600芯片非常的適合超聲回波電路的信號處理。

圖3-2-6 AD600芯片放大電路 AD600芯片的2、3引腳作為正負輸入端，14引腳作為輸出，VCC是13引腳，它的正常工作電壓為5V增益在20倍頻到30倍頻可調。MC1403D為它的工作提高參考電壓。

四、電磁換能器的實驗研究 4.1蘭姆波激發試驗 對于薄板中存在的缺陷，可以利用蘭姆波來進行準確的檢測，可以利用用電磁超聲探頭來進行相關的實驗，表4-1為實驗參數。

表4-1蘭姆波激發實驗參數 名稱 數值 鋼板長度 800mm 鋼板寬度 300mm 鋼板厚度 16mm 探頭頻率 300KHz 圖4-1為實驗結果，從第 2個波包伊始為超聲波形從，頭波波峰到首個超聲波峰的時間間隔是 117 s，超聲波波速為4273.5m/s。在實驗過程之中，超聲頻率為 300KHz，板的厚度是16mm，兩者的乘積是 4.8MHz/mm，通過對蘭姆波群速度與頻厚積間的關系曲線進行查閱可知，該條件下蘭姆波波速為 4400m/s，從而比較充分地說明了產生為S1型蘭姆波。

圖4-1 蘭姆波波形示意圖 4.2表面波激發試驗 對于厚板的表面以及近表面的缺陷，可以通過表面波予以準確地檢測，表3-2中的數據為利用電磁超聲探頭產生表面波的實驗參數。

表4-2表面波激發實驗參數 名稱 數值 鋼板長度 600mm 鋼板寬度 400mm 鋼板厚度 60mm 探頭頻率 300KHz 這個時候利用激勵蘭姆波時的探頭配置，不產生回波，這就表明，在厚板里面，蘭姆波無法滿足傳播條件，無法獲得蘭姆波。把磁場旋轉90度，便接收到如圖4-2顯示的超聲波。頭波中心到首個超聲波峰間的時間間隔是98 s，發射探頭與接收探頭間的距離為是 270mm，超聲波波速是 2755.1m/s，與鋼板里面表面波波速相吻合，從而充分地說明探頭所激發的為超聲表面波。

圖4-2表面波波形示意圖 總結 本研究主要是對電磁超聲換能器的工作原理進行研究以及在現有的電磁超聲換能器的基礎上對其進行優化設計。結合國內外發表的文獻為研究基礎，對電磁超聲換能器的研究現狀進行調查分析，總結電磁超聲換能器各參數對其轉換效率的影響，針對現有研究中的不足對其進行優化設計。本研究中對電磁超聲換能器在無損檢測應用中的原理進行了大量的實驗研究與分析。通過對激勵電路、接收電路的分析改進，得到的電磁超聲波換能器能夠完成基本的檢測操作。

參考文獻 [1]王仲生萬小朋無損檢測診斷現場實用技術機械工業出版社,2003.11~47 [2]《超聲波探傷》編寫組編超聲波探傷電力工業出版社,1980.225~246 [3]張志剛等蘭姆波的電磁超聲磁致伸縮式激勵及其特性[J].上海交通大學學報.2006,40(1):133~137 [4]任曉可.電磁超聲技術在鋼板缺陷檢測中的研究[D].天津天津大學.2008 [5]R.Bruce Thompson.A model for the Electromagnetic Generation and Detection of Rayleigh and Lamb Waves[J],IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonic.1973,14:340~346 [6]K.Kawashima.Quantitative Calculation and Measurement of Longitudinal andTransverse Ultrasonic Wave Pulses in Solid.IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics.1984,32(2):83~87 [7]張志剛,闕沛文雷華明.Lamb波與SH波雙模式電磁超聲檢測系統的設計與實驗[J].工業儀表與自動化裝置.2005,2:22~24 [8]雷華明電磁超聲換能器機理研究及其在管道檢測中的應用探索[D].上海上海交通大學,2005 [9]張勇等用于無損檢測的電磁超聲換能器研究進展[J].無損檢測.2004,6：275-280 [10]朱紅秀吳淼劉卓然用于鋼管缺陷檢測的電磁超聲傳感器優化設計研究[J].儀器儀表學報.2006,27(12):1734~1737）致謝 整個畢業論文順利撰寫完，頓時感覺很輕松，很有成就感。回想這剛過去的幾個月畢業論文撰寫，第涌入眼前的次就是辛苦。為了寫畢業論文，經常每天十多個小時的泡在圖書館，查閱資料，詢問學姐，向老師請教。所以這一份畢業論文能夠順利寫完，也是對我四年大學生活的總結。

我還要感謝論文撰寫過程中給我提供過幫助的學長，同學。他們給我在論文撰寫過程中遇到的問題，都提供了幫助和意見。對于我的論文的順利完成，功不可沒。在此，也要誠摯地說一聲，謝謝。

最后，我要向我的父母衷心地說一聲謝謝。

向在我畢業論文中給過我幫助的所有人，再次說聲謝謝。

第二篇：換能器設計工作階段總結2

換能器設計階段工作總結

2011.2.23 一．工作情況

1.裝了一個組合為PZT2.3 ,前蓋板為3.3（銘虎加工，7075-t651）后蓋板為1.7（銘虎加工，龍威供料）的motor,裝配的結果很差，出現了以

前

沒

有

出

現

過

情

況。

頻率很低，剛裝配完只有84k，而且有雙頻，最近的一個頻率是90k.分析可能原因：（1），裝配過程中的偶然因素。（可能夾具有點問題，但是可能性不是很大，待驗證）。（2）.后蓋板的材料問題（可能性大一些，因為聯想到以前裝過的一種銘虎供料的前后蓋板，頻率也只有79k，下一步打算繼續用以前的 后蓋板來裝配，驗證這種可能性）。

2.8A(PZT2.0,前蓋板3.3，后蓋板2.1)自然老化后的頻率為90.61K，現在磨去一段（現在螺帽的長度和USA的差不多）以后，經過一天的自然老化，現在的頻率為92.46K，增加了快2K了。所有為以后自然老化后磨去預緊螺栓頻率的增加提供了參考以及頻率變化的空間。

3.7C(PZT2.3,前蓋板2.8，后蓋板2.1)自然老化的頻率為90.39，磨去一段后現在頻率為91.15，經過一段時間的老化，頻率的增幅也應該有2K左右，這個實驗的目的和8A一樣，判定不同的PZT磨去一段以后頻率增幅。

☆☆8A和7C實驗結果得出：磨去一段預緊螺栓以后，頻率的增幅大約在2K左右，需要的老化時間大約是2天。

3.最新裝配的9A(PZT2.3,前蓋板3.3，后蓋板1.7)，現在的頻率為89.14，兩天的自然老化增加了將近3K，發展趨勢很好，頻率分布也很好。最有可能成功的一個。4.雙頻的加大扭力以后，阻抗會增加。二.今后的工作計劃：

1.繼續實驗（PZT2.3,后蓋板1.7，前蓋板3.3）的組合的MOTOR.2.7C待頻率穩定以后，試裝一些變幅桿，看一下最終的結果。3.繼續提高9A的頻率，并驗證前蓋板的剛度問題。4.用ANSYS分析MOTOR 5.銅片加工好以后，繼續裝配PZT2.3的。三．遇到的困難.前蓋板的剛度問題，最近總不能順利的裝上變幅桿。

2.頻率分布和頻率的提高的矛盾，波形正常的頻率達不到，頻率達到的有雙峰，今后的工作希望能找到一些平衡點。

第三篇：第三章醫用超聲換能器 31壓電效應與壓電材料特性 311壓電效應 1正

第三章 醫用超聲換能器

3.1壓電效應與壓電材料特性

3.1.1壓電效應

1.正壓電效應 在機械力的作用下產生電場，將機械能轉變為電能的效應叫正壓電效應。

超聲接收換能器采用了正壓電效應。

2.逆壓電效應 由于電場作用，使材料內部產生應力，將電能轉化為機械能的效應叫逆壓電

效應。超聲波發射換能器采用了逆壓電效應。

3.1.2壓電材料 不同方向上所表現的壓電效應，強弱和性質不同，這種特性是由壓電材料內

部結構的各向異性所決定的。

分類：

1.壓電單晶體（石英）：x,y軸為壓電軸，z為光學軸，x軸 又分別有三個極化軸x*按X切割法得到的石英晶體片在兩面外加交變電場時，晶體片產生厚度的壓縮及伸張，即晶體片產生厚度振動。

石英的固有振動頻率與其厚度有關，晶體片越薄，固有振動頻率越高。

特點：優點：性能穩定。缺點：需使用幾千伏以上的高電壓；要求加工精密度高； 機電耦

合系數（靈敏度）低。

2.壓電陶瓷

人工制成的壓電多晶體材料。

*電疇：自發極化方向相互趨于一致的的區域。通常人工燒結出來的陶瓷是多疇的，材料

內不出現宏觀電極化，無壓電性能。

*極化處理：用大于陶瓷的矯頑電場Ec的直流電場進行一定時間的極化處理，使電疇轉

向，由多疇變成單疇晶體。極化處理后，陶瓷保留一定的總體剩余極化強度，從而 使陶瓷

體具有壓電性能。在外加交變電場作用時，其極化量便跟隨外加電場的極性周期性的變化，在宏觀上形成了電致伸縮的現象。

鈦酸鋇是最先制造出來的人造陶瓷材料。PZT鋯鈦酸鉛是使用最廣泛的壓電陶瓷。

優點：可以制成任意形狀，制作工藝簡單，能在所需要的方向進行極化處理。

3.壓電高分子聚合材料

聚偏氟乙烯（PVF2或PVDF），分子式為（CH2-CF2)n 在垂直于高分子薄膜上加交變電

場，就會引起薄膜做厚度伸縮振動。

特點： 結構簡單，體軟量輕、成本低、適用于大量生產；力學性能較好，可制成幾微米厚

大面積的壓電薄膜;具有較好的抗輻射性;材料彈性剛度小，機械損耗小，Qm低，適用于寬

帶換能器;PVDF壓電薄膜的彈性剛度常數和 ε值低，壓電電壓系數g 高，是一種良好的接

收型壓電振子材料； PVDF材料的聲阻抗接近人體組織，容易獲得良好匹配；PVDF薄膜

不受潮濕和灰塵的影響，在室溫條件下性能穩定。

4.1-3復合材料

PZT細棒以一定分布方式排成陣列，在其間澆灌環氧樹脂，其壓電相是一維連通的，聚合物相是三維連通的。

1-3復合壓電材料的性能主要取決于：

(1)PZT柱的寬度與高度之比；

(2)PZT相的體積百分比；

(3)壓電陶瓷材料的性能；

(4)非壓電相（聚合體）材料的性能。

特點：

1)較低的聲阻抗，與人體和水具有更好的匹配特性；2)較高的機電耦合系數，具有較好的聲電能量轉換效率；3)較好的聲學隔離特性，減少了橫向耦合，對于多陣元應

用具有優勢；4)更靈活的使用特性，可按需要制作成曲線形狀的換能器。

3.1.3 壓電方程

壓電材料既是彈性體，又是介電體，因而既具有力學量，又具有電學量。

T/Sε

c 稱為彈性模量，D/E=稱為介電常數。

壓電的力學量（T或S）和電學量（E或D）之間存在著比例關系。當同時存在T、S、E、D四種物理量時，選用不同參數作變量，可得出四組矩陣形式的壓電方程。

3.1.4 壓電體參數

1、機械品質因數Qm

Q 決定換能器通頻帶。Q越大，通頻帶越窄。

Q 與機械損耗成反比。Q越大，機械損耗越小，能量衰減越慢。

諧振時壓電體貯存的機械能

壓電體諧振時每周期損耗的機械能

2、機電耦合系數k

k是表示壓電體中機械能和電能之間相互轉化的程度。

k無量綱，最大值為1，當=0時，無壓電效應。

在一個有E、D、T和S的壓電體線性系統中，單位體積所具有的能量E 由彈性能E、壓電能E及介電能E三部分組成。即：

3、壓電系數 壓電體把機械能轉變為電能，或把電能轉變為機械能的轉換系數。

1)發射系數

(1)壓電應變系數d:

應力恒定時，單位電場強度變化所引起的應變變化； 電場恒定時，單位應力變化所引起的電位移變化。

d大時宜于制造發射型換能器。

(2)壓電應力系數e：

應變恒定時，單位電場所引起的應力變化； 電場恒定時，單位應變所引起的電位移變化。e越大，越能用較低的電壓產生較大的聲壓。

2)接收系數

(1)壓電電壓系數g:

電位移恒定時，單位應力變化引起的場強變化； 應力恒定時，單位電位移變化所引起的應變變化。g越大，在同樣的聲壓條件下可產生較大的電場強度。

(2)壓電勁度系數h:

電位移恒定時，單位應變引起的電場強度變化;應變恒定時，單位電位移引起的應力變化.小結：

*d和e表示逆壓電性能，關系到換能器的發射性能，所以稱為發射系數。

*g和h表示正壓電性能，涉及到換能器的接收性能，所以稱為接收系數。

4.頻率常數N

頻率常數是確定壓電體幾何尺寸的一個重要參數。它只與材料性質有關，與幾何尺寸無關。對于厚度振動模式

5、居里點

居里點是表征壓電體可承受的溫度極限值，當超過此溫度時，電疇結構解體，介電、彈性及熱學等性質均出現反常現象，壓電性能消失。

壓電體材料的上居里點（高溫臨界點）和下居里點（低溫臨界點）相差越大越好，即

工作溫度區域寬。

壓電體的壓電性能及熱膨脹性能是各向異性的，不能承受突然的溫度變化。

3.2 壓電振子

壓電體在極化面覆蓋上激勵電極后，即成為壓電振子。

3.2.1壓電振子的振動模式

長度振動（橫向）

伸縮振動 厚度振動（縱向）

徑向振動

振動模式厚度切變

切變振動

面切變

厚度彎曲（縱向）

彎曲振動

長度彎曲（縱向）

能陷振動

醫學超聲工程中，多采用伸縮振動模式，其中又以厚度伸縮振動模式為主。

1、厚度伸縮振動：極化方向與電場方向平行時,產生伸縮振動。沿厚度方向極化，沿厚度方向施加交變電場，振動方 向和超聲波的傳播方向均與電極面垂直。

諧振頻率與厚度的關系為:

2.長度伸縮振動

壓電振子的極化方向與厚度方向平行，電極面與厚度方向垂直。

薄長片振子的長度伸縮振動模式的諧振頻率fr與長度 l 之間的關系為：

3.徑向伸縮振動

沿圓片徑向作伸縮振動，在振動的厚度方向極化，外 加電場和極化方向平行，振動方向與半徑方向平行，與厚 度方向垂直。圓片徑向振動的振子諧振頻率與振子直徑（或半徑）成反比。即：

4.厚度切變振動

振子的極化方向與激勵電場方向相垂直，而電極面與 極化方向平行，在交變電場作用下，振子產生沿厚度方向傳播的切變振動。

5.能陷振動能陷振子的電極面積遠小于壓電體本身面積。電極體固有頻率小于壓電固有頻率。

彈性波能在電極區域自由傳播，且隨位置向邊緣靠近，彈性波幅度呈指數或其它函數而衰減。分析壓電振子特性的方法主要有兩種

力電類比等效電路法：將機械振動變成等效交變 電路形式，求解壓電（電學←→力學）轉換過程的特性參數。

波動傳輸法：將壓電振子各部分作為分布參數，求解滿足波動方程及耦合條件的邊值問題，常采用有限元等計算方法，理論上比較嚴謹而復雜。

3.2.2 壓電振子的等效電路

C 是壓電振子兩極間的電容，又稱靜電容。Cm相當于晶片的機械柔韌性，稱為力順，又稱為動態電容。Lm是描述振動系統慣性的量，稱為力質量，又稱為動態電感。R 是輻射電阻，又稱為動態電阻，R=R+R。Rm反映振動系統摩擦阻尼，稱為力阻，描述機械損耗。RL描述振動系統輻射阻尼的力阻，在真空中等于零。

3.2.3 壓電振子的諧振特性

f ：最小阻抗頻率，亦稱最大傳輸頻率或最大導納頻率。

fn：最大阻抗頻率，亦稱最小傳輸頻率和最小導納頻率。

f ：壓電振子諧振頻率，在f附近。

f ：壓電振子反諧振頻率，在f附近。

*串聯諧振頻率

*并聯諧振頻率

隨著頻率的增加，相應的特征頻率為f、f、f、當輻射電阻或動態電阻RT=0時

醫學超聲領域多采用厚度伸縮振動模式，其反諧振頻率為:

接收換能器的最佳工作頻率應當工作在反諧振頻率。

有效機電耦合系數可表示為:

發射換能器的最佳工作頻率應當是串聯諧振頻率，即

3.3 醫用超聲換能器種類、結構、與特性

3.3.1 醫用超聲換能器分類

3.3.2 醫用超聲換能器的結構

1.基本單元換能器

單振元超聲換能器內部基本結構

壓電振子——產生壓電效應的元件 主體 吸收塊——吸收背向輻射的聲能，稱為背材保護層——減輕振子磨損、進行阻抗匹配，稱為面材 外殼——為換能器的結構件殼體 接插機構——經接插機構與儀器連接 電纜線——超聲電信號的載體多陣元換能器包括：線陣、相控陣、凸陣、方陣 3.機械掃描換能器 4.聲學聚焦換能器（聲速與透鏡形狀的關系）5.超聲多普勒換能器 脈沖多普勒換能器基本結構和單陣元換能器結構相同，發射、接收共用一個壓電振子。在和B型超聲成像復合而成的超聲系統中，對于機械 掃描方式，可附加一探頭作多普勒換能器，也可直接用掃 描成像換能器作為多普勒探頭。電子掃描成像系統中，同樣，既可附加多普勒換能 器，也可選定多陣元中的某一條掃描聲束，從中提取多普勒血流信號。

連續波多普勒超聲換能器的特點在于用兩個晶片分別作為發射和接收換能器。

1)分隔式：采用一個壓電晶體片，一面是共同接地端，與人體相接觸，另一面只將電極鍍層從中間分開形成發和收相絕緣的兩個半片。

2)分離式 ：結構上把同一晶片切開，形成同面積的收發兩個部分，而且兩部分之間加隔電隔聲材料。

3)重疊式由兩個晶片重疊構成，兩晶片間用同頻率的晶片或厚度適宜的環氧樹脂隔離。

3.3.3 醫用超聲換能器的特性

1.頻率特性

1)工作頻率與頻率調配

對于發射換能器，應使附加電感L 與換能器本身的靜態工作

電容C調諧于換能器串聯諧振頻率f。

對于接收換能器，應使L 與C調諧于換能器并聯諧振頻率f。

2)頻帶寬度

*PZT超聲換能器本身帶寬受到限制。從提高分辨能力方面來看，電路的激勵源的脈沖寬度要盡量窄；系統帶寬越寬越好。從提高信噪比方面來看，帶寬越窄越好。一般取發射接收系統帶寬等于換能器帶寬。

2.阻抗匹配

1)電阻抗匹配 換能器等效阻抗等于發射源內阻時，輸出功率最大。

2)聲阻抗匹配

3.吸收特性 換能器的壓電振子被電脈沖激震后，其兩端面產生震蕩，并分別向前、后傳播。

1）后向波被反射后亦向前傳播，可能出現多次反射；

2）聲震動衰減比電脈沖慢，使輻射的超聲波脈沖持續時間大于電脈沖的寬度，因而使距離分辨力變壞，盲區增長。因此，在壓電振子背部加吸收塊。要求衰減系數高，聲阻抗與壓電振子接近。常用環氧樹脂家鎢粉制成。

4.靈敏度 靈敏度是指在某一具體條件下，能探測出目標大小的能力。輻射效率高，接收靈敏度高的換能器（或有效機電耦合系數ke大），探測靈敏度就大。

5.輻射特性 換能器的輻射特性主要描述輻射聲場在空間的分布狀態。它主要影響橫向分辨率，探測靈敏度隨空間位置的分布等參數。

3.4 醫用超聲換能器的聲場特性

超聲輻射場是指超聲能量分布的空間，即超聲換能器所發射的超聲波到達的區域。各種換能器輻射的超聲場取決于換能器本身的特性、尺寸、形狀等。

3.4.1 單陣元換能器的超聲場

任何形狀和大小的換能器，其有效的振源表面均可看成許多小面積的聲源，每個小面積的聲源都可看作一個簡單的換能器，它們以合適的方式，應用惠更斯原理來輻射或接收超聲能量。

1、平面圓形換能器的超聲場

1)聲源軸線上的聲壓分布

點聲源在m處產生的聲壓

對整個圓面積分，求得軸線上的任一點m的聲壓為：

（1）在Z

極小值點位置為：

（2）最后一個極大值點位置為（m＝0）：

如果a >>λ，簡化為

Z 常被作為近場向遠場過渡的起始點，擴散角為

聲束指向性

（1）指向性函數D：在換能器遠場中任一方向上的聲壓幅值

p 與最大值方向上的聲壓幅值p 比。

對于圓片換能器

J 為第一類第一階貝塞爾函數

（2）波瓣圖

角度為±θ 時，主瓣波束聲壓降到零，θ稱為方向銳度角。

波束寬度：主波束最大響應與其兩邊比最大響應低某一分貝數的兩點間的開角。常指低3分貝的開角，亦即半功率點之間的開角，用θ-3dB表示。

2)聲束指向性

（2）波瓣圖

2.振幅漸變式圓片換能器超聲場

盲區的產生：圓片振源在近場內的軸線上或橫截面上出現若干聲壓的極大值與極小值，由于圓片等強度的輻射的聲波相干涉造成的。

解決辦法：使聲源的激發自中心向邊緣逐漸減弱，即采用非均勻激發聲源，可改善近場內的聲壓分布。

振幅漸變的圓形振子類型： 分段型、拋物線型、星型、高斯型（菊花型）

3.矩形平面換能器超聲場（1）聲源軸線上的聲壓分布

2）聲束指向

1）指向性函數

當θ=0時，在YOZ平面上指向性函數為：

2)波瓣圖

l ＝l 時，主聲束呈棱角狀；l

4.聚焦換能器超聲場

聚焦方法包括:聲透鏡聚焦； 聲反射鏡聚焦； 利用曲面換能器直接發射聚焦聲束。聚焦焦點直徑

第四篇：電磁兼容原理與設計學習感受

電磁兼容原理與設計學習感受

經濟管理學院 交通101班 商福志.學號：100205114 漸漸的課程要結束啦。通過這門選修課的學習我了解了電磁兼容的重要性、電磁兼容技術在生活中的廣泛應用，并且掌握了電磁兼容設計的基本知識，更加加深了我對電子電磁學科的熱愛。

我為什么要選這門課？作為一名學經濟管理的學生我首選的應該是與經濟有關的選修課，但是選修課與課程沖突，最后我從自身愛好和現實實際出發選擇了和現實生活聯系緊密的課程—電磁兼容原理與設計。

從這門課我學到的知識：

1、電磁兼容應該在系統設計的初始階段考慮才能降低成本且降低設計難度；

2、電磁兼容設計參考標準：國軍標GJB、國標、美國國標、美國國軍標……

3、電磁騷擾和電磁干擾的區別

4、實驗室：電波暗室、開闊場、GTEM室、混響室；

5、電磁干擾源、電磁騷擾源與敏感設備之間的耦合途徑及防護措施；

6、電磁兼容設計的主要內容：分析系統所處的電磁環境->制定電磁兼容性的大約值->確定安全域度->設備和電路的電磁兼容設計；

7、濾波技術、屏蔽技術、接地和搭接技術的應用；

8、系統內部電磁兼容性分析和系統間電磁兼容性分析；

9、數學模型、電磁兼容計算軟件的應用；

10、開闊場地、（ISPR）屏蔽室、電波暗室、混響室、GTEM室、TEM室、法蘭小室在電磁兼容性測試方面的應用；

11、PCB的抗電磁干擾設計原則。學的東西還有很多這里就不在一一最贅述啦。

學完電磁兼容原理設計我對電磁兼容和生活聯系的認識：

隨著社會的發展電子設備的廣泛應用，電磁環境越來越復雜。設備的電磁兼容設計面臨越來越多的難題。電磁場不僅影響機器設備，過量的電磁輻射也危害人類身體健康。電磁兼容原理與設計涉及生活的方方面面，小到芯片大到航天飛機。個人生活方面，在我們身邊的手機、收音機、電視機、個人電腦等這些東西與我們的生活息息相關，然而它們帶來的輻射會嚴重的影響我們的身體健康。據生物學家研究過量電磁輻射會造成影響人的睡眠質量，對兒童的大腦發育會有不利影響。社會生活方面，汽車、通訊設施、飛機等它們的電磁兼容直接影響到人們的生命安全，信息安全、信號安全直接影響到社會經濟甚至國家安全。雷電、太陽風、宇宙射線等自干擾源直接影響航空航天事業的發展。各種信號傳輸的輻射等干擾源使得電磁環境越來越越復雜。總而言之電磁兼容設計面臨越來越多的挑戰。對電磁兼容設計人員的要求也不斷提高。

自己學習電磁兼容原理與設計的心得和體會：電磁兼容原理與設計對我來說是一門挺難的課程，有很多參數和公式要記，作為一門選修課我學到了很多東西。作為學管理的就要什么都要懂，即使不精，做到能夠在決策的時候做出正確的判斷。為經濟決策，保證信息安全，系統安全掌握基本的知識。有這些知識我將受益終生。

第五篇：復雜電磁環境裝備訓練效果評估模型設計研究

復雜電磁環境裝備訓練效果評估模型

摘 要： 本文分析了復雜電磁環境下裝備維修訓練的五個要素，構建 了復雜電磁環境下裝備維修訓練效果評估模型。通過問卷調查，采用信度和效度分析驗證了復雜電磁環境下裝備維修訓練效果評估模型，對部隊開展復雜電磁環境下裝備維修訓練效果評估具有一定的指導意義。

關鍵詞： 復雜電磁環境；裝備維修； 評估模型

0 引言

隨著裝備信息化程度的不斷提高，裝備的電磁敏感度越來越高。而大量通信、雷達、電子戰裝備及電磁脈沖武器的使用，又讓戰場空間的電磁環境變的日益復雜。這些復雜多變的電磁環境對裝備的安全乃至生存構成了嚴重威脅，同時也給裝備維修保障及訓練帶來了嚴峻的挑戰。如何有效地開展復雜電磁環境下裝備維修訓練，從而提高部隊復雜電磁環境下裝備維修保障能力，成為當前的一項重要研究課題。因此，進行復雜電磁環境下裝備維修訓練效果模型研究就有了十分重要的現實意義。復雜電磁環境下裝備維修訓練效果的測量指標設計

軍事訓練要素是軍事訓練得以存在與發展的必要因素，也是訓練效果的源泉。本文將復雜電磁環境下裝備維修訓練的要素概括為： 訓練保障、訓練環境、訓練教學、訓練管理及訓練成績。其中訓練保障是落實維修訓練內容的物資前提，訓練環境(本文主要指復雜電磁環境)是開展復雜電磁環境下裝備維修訓練的環境基礎，訓練教學是整個訓練過程的核心環節，訓練管理是維持和提高訓練質量的保證，訓練成績是訓練活動最主要的輸出。因此，本文將從訓練保障、訓練環境、訓練教學、訓練管理及訓練成績等五個維度來設計復雜電磁環境下裝備維修訓練的效果評估指標。下面分別對五個要素展開分析。

． 1 訓練保障

復雜電磁環境下裝備維修訓練保障不僅內容廣泛(包括經費保障、教材保障及器材保障等)，而且特點突出。一是維修設施設備對抗電磁干擾能力要求更高。復雜電磁環境下裝備維修活動應盡量在不受電磁干擾的環境中進行，此時就需要配套的電磁屏蔽設施設備，如屏蔽式野戰維修帳篷、修理工程車、電磁屏蔽方艙等，來保證維修的有效實施。二是對隱蔽偽裝器材的需求量更大。復雜電磁環境下，為保證武器裝備和維修設施的戰場生存，必須對武器裝備和維修設施設備進行有效的偽裝，于是對吸波涂料、偽裝網等隱蔽偽裝物資器材的需求就凸顯出來。1 ． 2訓練環境

復雜電磁環境的構建是復雜電磁環境下裝備維修訓練內容得以落實的前提，而復雜電磁環境構建的針對性及有效性則是復雜電磁環境下部隊裝備維修保障能力得以生存和提高的保證。因此，在構建復雜電磁環境時，一要保證環境構建設備配套到位；二要按照維修保障所處的戰場電磁環境，盡可能模擬出復雜的電磁環境[ 3 1，以滿足貼近裝備維修保障

實際、適應裝備維修保障需要的要求。

． 3訓練教學

訓練教學是訓練活動過程的重要環節，而訓練教學的成敗直接關系著訓練內容的落實與否，關系到最終的訓練效果。通過有效的訓練教學，受訓人員才能夠掌握復雜電磁環

境下裝備維修的理論知識和技能。成功的訓練教學既依賴于教練員過硬的素質，同時也依賴于有效的教學方法和教學手段。

i ． 4訓練管理

復雜電磁環境下裝備維修訓練管理是為實現裝備維修訓練目標而對復雜電磁環境下裝備維修訓練內容、方法、人員、物資器材、信息等進行的決策、計劃、組織、指導、協調、控制的過程。目的是使復雜電磁環境下裝備維修訓練具有周密的安排，正常的秩序，嚴格的制度，并能合理地利用時間、經費、物資等，力求以最短的時間、最少的耗費，獲得最佳的訓練效果。

． 5訓練成績

對訓練效果進行評估，既要評估訓練過程，也要評估訓結果。因此，復雜電磁環境下裝備維修訓練效果評估也要重點考查修理分隊在復雜電磁環境下裝備維修訓練的績· 裝備保障綜合演練是對修理分隊裝備維修保障能力的驗，也是對訓練效果的檢驗。因此，在對修理分隊的訓練成進行評估時，應對修理分隊在裝備保障綜合演練中的表，尤其要對演練中修理分隊的組織部署能力、裝備搶修能、防衛生存能力及信息防護能力等加以評估。

結合上述分析，本文提出了復雜電磁環境下裝備維修訓效果評估模型，如表一所示。2 · 1問卷的設計及樣本的選擇

調查問卷采用李克特 7 度量表，從“ 非常重要 ”、“ 比較重要”、“ 重要”、“ 一般”、“ 不重要”、“ 比較不重要 ” 到“ 非常不重要” 分別給予 7、6、5、4、3、2、1的分數，請調查對象根據自己主觀感受對因素層 2 4項指標分別進行打分。本次調查對象為部隊裝備機關及修理分隊參訓人員。本次調查共發放問350份，回收303 份，其中有效份數295份，回收率與有效卷比率均比較高。

· 2問卷信度檢驗

本研究使用S P S S I · 0 軟件計算各評估指標的均值和標，統計結果如表二所示。信度分析是為了驗證各個測量的可靠性。可靠性是指不同測量者使用同一測量工具的性水平，用以反映相 同條件下重復測量結果的近似程。可靠性一般可通過檢驗測量工具的內部一致性來實現[ s l。本研究采用 C r o n b a c h t s A l p h a系數來衡量調查問卷的信度。經過。1 3運算求出調查問卷中各變量的C b a c h s A 1 p h 系數，如表二所示。可以看出，所有變量以及整個調查問卷的～致性系數均大于 0。5，說明本調查問卷具有可靠性。．3問卷效度檢驗

效度指測量工具能夠正確測量出所要測量的特質的程度，分為內容效度、效標效度和結構效度三個主要類型。在調查問卷的效度分析中，主要進行內容效度和結構效度的檢驗。內容效度也稱表面效度或邏輯效度，是指測量目標與測量內容之間的適合性與相符性。筆者邀請了三位復雜電磁環境及裝備維修訓練領域的專家和兩位修理分隊主官對基本模型進行評判，他們一致認為，該指標體系邏輯結構合理，符合部隊復雜電磁環境下裝備維修訓練效果評估的要求，內容效度較好。結構效度也稱構想效度、建構效度或理論效度，是指測量工具反映概念和命題的內部結構的程度，也就是說如果問卷調查結果能夠測量其理論特征，使調查結果與理論預期一致，就認為數據是具有結構效度的。它一般是通過測量結果 與理論假設相比較來檢驗的。確定結構效度的基本步驟是，首先從某一理論出發，提出關于特質的假設，然后設計和編制測量并進行施測，最后對測量的結果采用相關分析或因子 分析等方法進行分析，驗證其與理論假設的相符程度。本文通過驗證性 因子分析的模型擬合情況來對 問卷的結構效度進行檢驗。本文采用了S P S S 1 3 ． 0和 L I S R E L 8 ． 8 0進行驗證性因子分析(固定方差法)，其結果如表三所示。驗證性因子模型的整體評價依據是絕對擬合指數和相對擬合指數。一般認為，絕對擬合指數小于 3，模型擬合較好； R M s E A 其值小于 0。0 5，表示模型擬合較好，在 0 ．0 55 ．

[ 2 J 吳銓敘 ． 軍事訓練學 [ M J ． 北京： 軍事科學出版社，2 00 3．

[ 3 ] 周明軍，孫宏 ． 裝備保障訓練復雜電磁環境構建探析 [ J ] ． 裝備指揮技術學院學報，2 0 0 9，2 0(1)： 1 2-1 5 ．

[ 4 ] 胡利 民． 裝備訓練學 [ M ] ． 北京： 國防工業出版社，00 4．

[ 5 ] 馬慶國． 管理統計——數據獲取、統計原理、S P S S工具與應用研究 [ M ] ． 北京： 科學出版社，2 0 0 3 ．

[ 6 ] 侯杰泰，溫忠麟，成子娟 ． 結構方程模型及其應用 [ M ] ． 北京： 教育科學出版社，2 0 0 4 ．