GHz铁氧体电磁波吸收材料的研究 范学伟1 姚敏琪1 舒 扬1 王 倩1 张晓宁2 (1 北矿磁材科技股份有限公司,北京 100067) (2 北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室,北京 100022) 文 摘 鉴于民用吸波材料市场的日益增加,用传统粉末冶金的方法制备了铁氧体吸收剂粉体,并测定了其内禀磁性能和电磁参数。采用吸收剂粉体与氯化聚乙烯复合的方法轧制出不同厚度的胶板,测定了10 MH z～1.8GH z电磁波吸收性能及厚度的影响,复合胶板在400MH z～1.8GH z频段显示良好的吸收性能。降低吸收剂粉体的填充率有利于展宽频带,复合胶板在2GH z～10GH z频带的测试结果表明,反射系数小于-5dB的带宽达到3.6GH z,对应吸收率大于70%。样品的吸波性能已经具有一定的实用性。 关键词 电磁波吸收材料,铁氧体,电磁参数,吸收性能 Ferrite Electromagnetic Wave Absorbers in GH z Range Fan Xuewei1 Y ao Minqi1 Shu Y ang1 Wang Qian1 Zhang X iaoning2 (1 BG RI M M Magnetic Materials and T echnology C o.,Ltd.,Beijing 100067) (2 K ey Lab.of Advanced Functional Materials of the S tate Education C ommission,Beijing P olytechnic University,Beijing 100022) Abstract With the increase of products for civil use,electromagnetic wave abs orber powders have been prepared through conventional powder metallurgy method.The intrinsic magnetic properties and the electromagnetic parameters of them are als o determined.C om posite materials from the powders and CPE are obtained to test their abs orbing properties, which are fairly g ood in the400MH z to1.8GH z range.It is helpful for reducing abs orber content to widen frequency range.The abs orption rate of this com posite material exceeds70%in the3.6GH z frequency range width.An abs orption efficiency of sam ples has shown s ome certain practicability. K ey w ords Electromagnetic wave abs orber,Ferrite,Electromagnetic parameter,Abs orption efficiency 1 引言 始于二战期间[1]的军事隐身目的的电磁波吸波材料,在电子信息技术飞速发展的今天,重新吸引了人们的注意力。由于可以获得更高的传输速率,使用GH z范围频率的电磁波进行数据传输增长得很快。例如,移动通信和局域网(LAN)系统就使用1 GH z～5GH z的电磁波[2];M D-80民航机机身上有20个天线,用于通信、导航、雷达等系统,其分别的工作频谱范围从10kH z直至9.2GH z[3]。然而,由此引发的电磁干扰(E MI)问题也日趋严重,最直接解决问题的办法之一就是利用吸波材料,使有害电磁波转化为热能被消解。随着中国加入WT O后面临的世界范围的电磁兼容(E MC)标准的强制实施,以及人们对居住所处的电磁环境的高度关注,吸波材料在民用方面,如防止高层建筑物反射电磁波引起的电视重影[4]、E MC暗室以及解决高频设备引起的设备内部和设备之间的干扰等方面[5]具有广泛的应用前景。 收稿日期:2003-06-30;修回日期:2003-08-18 范学伟,1973年出生,博士,从事永磁材料及吸波材料的研究开发工作
实验11.5 电磁波传播特性 Part 1 电磁波参量的测量 一、实验目的 1. 研究电磁波在良导体表面的反射。 2. 利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K 和波速v 。 二、实验仪器 （1）三厘米固态信号发生器1台； （2）电磁波综合测试仪1套； （3）反射板（金属板）2块； （4）半透射板（玻璃板）1块。 三、实验原理和方法 1. 自由空间电磁波参量的测量 当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路程上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长λ值，再由 2K v f K πλλω=?? ==? 得到电磁波的主要参数K 和v 等。 电磁波参量测试原理如图1所示，P T 和P R 分别表示发射和接收喇叭天线，A 和B 分别表示固定和可移动的金属反射板，C 表示半透射板（有机玻璃板）。由P T 发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成45°角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A 板方向传播，另一束向B 板方向传播。由于A 和B 为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线P R 处。于是P R 收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍，则干涉加强；如果相位差为π的奇数倍，则干涉减弱。
移动反射板B ，当P R 的表头指示从一次极小变到又一次极小时，则反射板B 就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。 设入射波为垂直极化波 0j i E E e φ-= 当入射波以入射角θ1向介质板C 斜入射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。设C 板的反射系数为R ，T 0为由空气进入介质板的折射系数，T c 为由介质板进入空气的折射系数。固定板A 和可移动板B 都是金属板，反射系数均为-1。在一次近似的条件下，接收喇叭天线P R 处的相干波分别为 12100200j r c j r c E RT T E e E RT T E e φφ--=-=- 这里 ()()()1131 223132 K l l KL K l l K l l L KL φφ=+==+=++?= 其中，ΔL =|L 2-L 1|为B 板移动距离，而1r E 与2r E 传播的路程差为2ΔL 。 由于1r E 与2r E 的相位差为21=2K L φφφ?-=?，因此，当2ΔL 满足 ()20,1,2, L n n λ?== 1r E 与2r E 同相相加，接收指示为最大。 当2ΔL 时满足 图1 电磁波参量测试原理图
常见八种金属材料及其加工工艺 1、铸铁——流动性 下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。 铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。金属加工微信，内容不错，值得关注。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。 材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。 典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。 2、不锈钢——不生锈的革命 不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。 20世纪初，不锈钢开始作为元才来噢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如，消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。 不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。 材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。 典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
45—优质碳素结构钢{最常用中碳调质钢} 主要特性最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。（焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火）。 Q235A(A3钢){最常用中碳素结构钢} 主要特性具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷却性能，以及一定的强度，好的冷弯性能。 应用举例广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构。 40Cr{合金结构钢} 主要特性经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊接前应预热100～150℃，一般在调质状态下室使用，还可以进行碳氮共参和高频表面淬火处理。
应用举例调质处理后用于制造中速，中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等。调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等。经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等。经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮 等。 HT150{灰铸铁} 应用举例 齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。 35{各种标准件、紧固件的常用材料} 主要特性强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调 质后使用。 应用举例适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固 件。
各种金属材料的特点
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各种金属材料的特点 铝材类 铝材属于金属类别中有色金属之一,由于应用较广，单独介绍如下：常用有铝型材和压铸铝合金两种。其中主要由纯度高达9２％以上的铝锭为主要原材料，同时添加增加强度、硬度、耐磨性等性能金属元素，如碳、镁、硅、硫等,组成多种成分“合金”。 １.1铝型材 铝型材常见如屏风、铝窗等。它是采用挤出成型工艺,即铝锭等原材料在熔炉中熔融后，经过挤出机挤压到模具流出成型，它还可以挤出各种不同截面的型材。主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB60６3。优点有：重量轻仅2.8，不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达1０米以上。铝型材外观有光亮、哑光之分，其处理工艺采用阳极氧化处理,表面处理氧化膜达到0.12ｍ/m厚度。铝型材壁厚依产品设计最优化来选择，不是市场上越厚越好,应看截面结构要求进行设计,它可以在0.5~５ｍm不均。外行人认为越厚越强硬,其实是错误的看法。 铝型材表面质量也有较难克服的缺陷：翘曲、变形、黑线、凸凹及白线。设计者水平高者及模具设计及生产工艺合理,可避免上述缺陷不太明显。检查缺陷应按国家规定检验方法进行,即视距40~５0CＭ来判别缺陷。 铝型材在家具中用途十分广泛:屏风骨架、各种悬挂梁、桌台脚、装饰条、拉手、走线槽及盖、椅管等等，可进行千变万化设计和运用! 铝型材虽然优点多，但也存在不理想的地方: 未经氧化处理的铝材容易“生锈”从而导致性能下降，纵向强度方面比不上铁制品．表面氧化层耐磨性比不上电镀层容易刮花.成本较高,相对铁制品成本高出３~４倍左右。 １.2压铸铝合金 压铸合金和型材加工方法相比,使用设备均不同，它的原材料以铝锭(纯度92%左右)和合金材料,经熔炉融化,进入压铸机中模具成型。压铸铝产品形状可设计成像玩具那样，造型各异,方便各种方向连接，另外,它硬度强度较高,同时可以与锌混合成锌铝合金。 压铸铝成型工艺分： 1、压铸成型 2、粗抛光去合模余料 3、细抛光 另一方面，压铸铝生产过程，应有模具才能制造,其模具造价十分昂贵,比注塑模等其它模具均高。同时,模具维修十分困难，设计出错误时难以减料修复。 压铸铝缺点: 每次生产加工数量应多,成本才低。抛光较复杂生产周期慢产品成本较注塑件高３～4倍左右。螺丝孔要求应大一点（直径4.5mｍ）连接力才稳定 适应范围：台脚、班台连接件、装饰头、铝型材封口件、台面及茶几顶托等，范围十分广泛。 （2）五金类 “五金”概念属通俗说法，标准分类应划分为黑色金属和有色金属两大类，它在家具中运用有管状、棒状、板状、线、角状几种。 2.１黑色金属件
第三章材料感觉特性的运用 本讲的主要的内容：产品造型设计；材料表面特性；视觉质感；触觉质感 一材料感觉特性的概念 在工业产品造型设计过程中，利用各种材料进行加工、制作，使其成为适需、宜人、创新的产品，这些可用于产品造型设计的材料，即通称为产品造型设计材料。产品造型设计材料是工业产品造型设计的物质基础，是产品满足功能要求、体现结构的基本要素。不同的产品造型设计材料不仅制约产品的结构、形状和大小，也使产品具有不同的外观质感、不同的装饰效果和不同的经济效益。 注意的问题： 任何一种产品造型设计只有与选用材料的性能特点及其加工工艺相一致时，才能实现产品造型设计的目的与要求。 本章要求学生掌握的内容是： 在产品设计选材中，设计师不仅要考虑选用材料本身的性能特点、相应的工艺条件、成本及材料资源等，还要考虑材料对消费者的心理影响。 产品造型设计材料的感觉特性是人对材料刺激的主观感受，通常难以测量，它在很大程度上受时代的制约，与当时工业发展水平、材料加工工艺、审美标准、流行时尚等因素有着直接的关系，这些因素一旦转移到人们对材料的认识和选用上，就会使人们按各自的观念去评价和判断材料。同时由于人们的经历、文化修养、生活环境、风俗和习惯的差异等，产品造型设计材料的感觉特性只能相对比较而言。 一：材料感觉特性的含义 材料的感觉特性，又称为质感，是一种心理感受，它建立在生理基础之上，是人的感觉器官对材料的综合印象，是人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反应或由人的知觉系统从材料表面得出的信息。材料的感觉特性是产品造型设计材料的一个重要特征。 材料感觉特性包括两个基本属性： 1、生理心理属性：材料表明作用于人的触觉和视觉系统的刺激信息，如 产品造型设计材料的感觉特性由材料的触觉质感和视觉质感所形成，一般归纳为粗犷与细腻、粗糙与光滑、温暖与寒冷、华丽与朴素、浑重与单薄、沉重与轻巧、坚硬与柔软、干涩与滑润、粗俗与典雅、透明与不透明等基本感觉特性 2、物理属性：材料表明传达给人的知觉系统的意义信息，也就是材料的类别，性能等。 主要体现为材料表面的几何特征和理化类别特征，如肌理色彩光泽质地等。 材料感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和视觉质感，按材料本身的构成特性可分为自然和人为质感。 材料的触觉特性 通过手和皮肤触及材料而感知材料表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。 触觉的生理构成――复合的感觉，由运动感觉和皮肤感觉组成，是一种特殊的反映形式。运动感觉是指对身体运动和位置状态的感觉。皮肤感觉是指辨别物体机械特性，温度特性和或化学特性的感觉，一般分为温觉，压觉，痛觉等 手沿着物体运动，跟物体接触时，形成关于物体的一些属性。如弹性，软硬，光滑，粗糙等或大小，或重量。
电磁波吸收片材料 据对电磁波的吸收原理，电波吸收材料可分为吸收型、干涉型、谐振型以及等离子体型4种。 1.吸收型材料主要由电介质材料(如钛酸钡瓷、铁电陶瓷等)、磁 介质材料(如铁氧体、羰基铁等)、电阻材料(如炭黑、碳化硅等)或它们的复合材料加入适当的粘合剂制成。其中以铁氧体磁介质材料用得最多。利用这些材料在交变电磁场中的介质损耗、磁滞损耗和电阻损耗，把入射到内部的电磁波能量转换成热能而被吸收掉。吸收型材料的优点是吸收频带较宽，但厚度与入射波的最低频率有关，对低频电磁波的吸收一般是依靠增加材料厚度来实现，并常采用介电常数或导磁率随材料厚度均匀变化或梯度变化的多层结构。 2.干涉型材料由交叉叠置的电介质层(如塑料、橡胶等)和导电材 料层组成，利用电磁波的反相干涉作用，使入射波和从不同层反射回来的电磁波能量互相干涉而抵消。为了获得良好的对消效果，使目标的反射回波接近于零，要求干涉型材料的厚度应为雷达四分之一波长的奇数倍。干涉型材料的吸收频带较窄，而且对消效果与电磁波的入射角度关系很大，但在高频使用时，材料厚度可做得很薄。 3.谐振型材料由非导电介质材料制成的多个吸收单元组成，这些 单元具有一定的尺寸和电磁特性，能对相应波长的入射电磁波产生谐
振吸收，将各种尺寸的谐振单元适当组合可以获得宽频带吸收特性。 但这种材料制造难度较大，因此较少使用。 4.等离子体型材料由放射性同位素(如锶90、钋210、锔242 等)和粘合剂组成，涂覆于目标表面，使目标表面附近局部空间电离，形成吸收电磁波的等离子区，用它作飞行器的反雷达涂层具有薄而轻、不影响飞行器性能、吸收性能好、吸收频带宽等优点。 电磁波吸收片应用 ?LCD萤幕 医疗器材 笔记型电脑、游戏主机 通讯设备、无线辨识系统 数位相机、数位相机摄影机 行动电话、智慧型手机、PDA、PMP、GPS导航机电磁波吸收片特点 ? 1.薄带状具清轻量及柔软性，可弯曲不破裂 2.可加工成各种形状，以利黏着产品上 3.多层次高导磁高损失之金属，合成高吸波效率
材料感觉特性在产品设计中的应用案例 案例一：swan chair Swan chair—1958年由丹麦设计师雅各布森所设计，其外观宛如一个静态的天鹅，线条流畅而优美具有雕塑般的美感，在制造技术上十分创新，椅身由曲面构成，完全看不到任何笔直的条，椅身为合成材料，包裹泡绵后在覆以布料或皮革，表现出雅各布森对材质应用的极致追求。一次性成型玻璃钢内坯，四星亮光铝脚，表面抛光处理，拐弯处顺畅，光滑不留痕迹, 椅子可以360度旋转。皮革包裹给人柔软，感性，浪漫，手工，温暖的感觉，用铝做成的支撑具有金属光泽给人坚硬，光滑，理性，现代，科技，放心的感觉。 案例二：雏菊
雏菊—设计师阿尔比尼1950年的作品。雏菊是当时流行的藤编家具中最著名的范例：材料是棕榈树干架子，白藤编织，海绵橡胶坐垫，笼子式的构造舒适又富有弹性，白藤编织显得透明和轻盈，包卷的椅面和扇形的椅背坐起来尤其舒服。 案例三：可堆积的儿童椅子 设计师：马克.加奴索里查德.萨帕。采用的材料是聚丙烯，设计了可以拆卸、堆积、和容易使用的椅子：它仿佛一个模块，可以在空间中组合和重叠，K999因而也变成了一种游戏
以及孩子们造房子的一个元件。塑料给人以人造，轻巧，细腻，艳丽，优雅，理性的感觉。 案例四：SGARSUL—摇椅 1962年设计师嘉艾.阿乌莱狄的作品。材料：榉木，橡胶海绵，阳极化处理的AL部件。水滴形状的连续和弯曲的线条。为减少缝纫的工作，椅面经过了多次修改，采用有弹性的布料，内装橡胶海绵。这样的一个物品完成了“从长方形几何时代象缠绕的感性的过渡”，织物包裹海绵给人舒适、柔软的感觉；木材给人自然，协调，亲切，古典，手工，温暖的感觉。 案例五：BLOW 042 —充气扶手椅
电磁波吸收材料 电子设备在电磁环境中的安全性研究最早源于军用设备的电磁信息防泄露研究，称为TEMPEST技术（电磁信息泄露防护技术），已经有40多年的历史了。电子设备中信息通过传导和辐射的形式向外部泄露，对于信息安全来说电磁辐射比传导更容易被侦获，也一直是TEMPEST技术研究的重点，美国在原理和技术研究上一直处于领先地位。 电子设备的电磁环境安全性在民用电子信息产品领域也同样在进行研究。与TEMPEST技术不同的是民用电子信息产品主要所考虑的不只是自身的信息泄露 问题，而是外部的电磁场是否会影响自身设备的正常工作和自身散发的电磁场是否会影响其它电子信息产品的正常工作，称为EMC(Electromagnetic Compatibi lity)技术。EMC的确切含义是：当某设备与其它设备处于共同的电磁环境下时,该设备不会由于同一环境下其它设备的电磁发射而遭受不允许的降级，同时它在正 常工作状态下的电磁辐射也不会使同一环境下的其它设备遭受不允许的降级[1]。为了使处于同一电磁环境下的不同电子电气设备达到“电磁兼容”，必须对不同类型的设备规定相应的EMC标准，由此产生了大量的国际、区域（如欧洲）、国家和行业标准。有些是推荐标准，有些是强制性标准。截止1999年8月，我国共发布了76个EMC国家标准[2]。 1 电磁波吸收材料的研究现状 1．1 电磁波吸收材料 电磁波吸收材料的研究涉及材料科学、电磁场理论、电磁波吸收材料和吸收体理论、计算数学等，随着材料设计理论和方法的逐渐受到重视，电磁波吸收材料的研究逐渐成为EMC和材料科学中的一个重要分支。从理论上 来讲EMC技术对电磁波吸收材料的基本要求有两点： （1）无反射（既完全吸收）； （2）吸收频带尽可能的宽。 寻找无反射吸收材料的新设计方法一直是人们寻求的目的，但吸收材料也同屏蔽材料一样存在着对电磁波的反射问题。虽然到目前为止人们已经研究了不少的电磁波吸收材料，但是还无法做到无反射吸收。但在实际应用中，电子与电气设备要求的电磁波吸收材料大都是低反射率的的电磁波吸收材料。 目前国外正在研制和已经实用化的吸波材料和吸波体主要有以下几种：[3-13] (1) 铁氧体系列吸波材料（镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钡铁氧体等）：由于铁磁材料的共振吸收和磁导率的频散效应，铁氧体材料具有吸收强、频带宽的优点，被广泛地应用于各种隐身技术领域。日本NEC公司研究的铁氧体吸波材料厚度为3.8mm和0.9mm的两层构成，单位面积质量8kg/m2，衰减-20dB的带宽为8.
无线电波的传播特性 传播特性（一） 移动通信的一个重要基础是无线电波的传播，无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等.为了更好地说明移动通信的问题，我们先介绍一下电波的各种传播方式： 1．表面波传播 表面波传播是指电波沿着地球表面传播情况.这时电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响着电波的传播. 当电波紧靠着实际地面--起伏不平的地面传播时，由于地表面是半导体，因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收.另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射. 从物理课程中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以比较的时候，才能有绕射功能.由此可知，在实际情况中只有长波，中波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较远的地方.在短波的部分波段和超短波，微波波段，由于障碍高度比波长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播. 2．天波传播 短波能传至地球上较远的地方，这种现象并不能用绕射或其他的现象做解释.直到1925年，利用在地面上垂直向上发射一个脉冲，并收到其反射回波，才直接证明了高层大气中存在电离层.籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方.我们把经过电离层反射到地面的电波叫天波. 电离层是指分布在地球周围的大气层中，60km以上的电离区域.在这个区域中，存在有大量的自由电子与正离子，还可能有大量的负离子，以及未被电离的中性离子.发现电离层后，尤其近三四十年来，随着火箭与卫星技术的发展，利用这些工具对电离层进行了深入的试验和研究.当前电离层的研究已经成为空间物理的一个重要的组成部分，其研究的空间范围和频段也日益宽广. 在电离层中，当被调制的无线电波信号在电离层内传播时，组成信号的不同频率成分有着不同的传播速度.所以波形会发生失真.这就是电离层的色散性.同时，由于自由电子受电波电场作用而发生运动，所以当电波经过电离层，其能量会被吸收一部分.而且，从电离层吸收电波的规律看，若使用电波的工作频率太低，则电离层对电波的吸收作用很强.所以天波传播中有一个最低可用频率，低于这个频率，就会因为电离层对电波的吸收作用太大而无法工作. 传播特性（二） 1．空间波传播 当发射以及接收天线架设得较高的时候，在视线范围内，电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线.所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响. 空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率的影响.收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度.一般地说，视线距离可以达到50km左右. 空间波除了受地面的影响以外，还受到低空大气层即对流层的影响. 移动通信中，电波主要以空间波的形式传播.类似的还有微波传播.
材料感觉特性的分析 班级：工设101 姓名：赵宇辰 学号：201009010130
材料感觉特性的分析 灯具产品材料分析 材料感觉特性包含两个基本属性： 生理心理属性：材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息，如粗犷与细腻、粗糙与光滑、温暖与寒冷、华丽与朴素、浑重与 单薄沉重与轻巧、坚硬与柔软、干涩与滑润、粗俗与典雅、透明与不透明等基本感觉特征； 物理属性，即材料表面传达给人的知觉系统的意义信息，也就是 材料的类别、性能等。主要体现为材料表面的几何特征和理化类别特征，如肌理、色彩、光泽、质地等。 1.木质灯具
分析：木材以它独有的色、质、纹等特性受到人们的珍爱 ,并广泛地应用于建筑、家具、室内装修等生活环境之中。此种材质的灯让人感到十分自然，协调，亲切，古典，手工，温暖，感性。让室内处于一种温馨的环境中。让人感到安逸舒适。 材料对视觉器官的刺激因其表面特性的不同而决定了视觉感受的差异。材料表面的光泽、色彩、肌理、透明度等都会产生不同的视觉质感，从而形成材料的精细感、粗犷感、均匀感、工整感、光洁感、透明感、素雅感、华丽感和自然感。此灯具极具素雅感。 灯光色感柔和亲切。 2.陶瓷灯具
分析：陶瓷是一种工艺美术，也是一种民俗艺术，民俗文化，因此，它与民俗文的关系极为密切，表现出相当浓厚的民俗文化特色，广泛地反映了我国人民的社会生活、世态人情和我国人民的审美观念、审美价值、审美情趣与审美追求。每一件陶瓷作品都由陶瓷材质、造型和装饰三个基本要素有机统一组成的整体，具有物质和精神双重文化特征。陶瓷器皿在实用的前提下，具有造型规整、装饰多样、内涵丰富的特点，陶瓷艺术装饰经过数千年的探索与实践已发展得相当完备，其装饰形式基本可以归纳为釉下彩、釉上彩、釉中彩、颜色釉和综合装饰五大类。此灯具高雅，明亮，整齐，精制，凉爽。是家居装饰中可以提高人文底蕴的必需品。 3.皮革灯具
金属材料性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。 ???? 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? （一）、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 ??? 2 、屈服点（бs ）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值，单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 3 、抗拉强度（бb ）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 4 、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ） ??? 7 、冲击韧性（ Ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳 / 厘米 2 （ J/cm 2 ） . （二）、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9 、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 10 、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。 12 、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13 、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。 （三）、化学性能 ???? 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14 、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验
电磁波的性质有多种，对这些不同的性质衡量有不同的单位 比如，频率的单位是HZ，对人体影响比较大的300MHZ-30GHZ 电场强度的单位是V/m，人体的安全值是4000V/m 磁场强度的高斯，人体的安全值国家规定是833.3毫高斯 相关知识如下 1．电磁波在真空中传播的速度是一定的，每秒传播30万公里即3×108米2．电场和磁场交互变化一次所占时间为该电磁波的周期，在一个周期内传播的距离便是它的波长，它以米为单位。3．一秒钟内交互变化的次数，便是该电磁波的频率，频率的单位为赫兹（Hz）。4．电磁波的波长与频率为倒数比例关系，它们的比例常数是电磁波的传播速度。可写成波长（米）=3×10 8米/频率（赫兹）=300/频率（兆赫）。5．电磁波传播时具有方向性，当遇到物体阻挡时，将产生反射，绕射和折射，并有一部分能量被物体吸收而转变为热量等形式。最后还有一部分辐射穿透阻挡物。6．电磁辐射的能量大小，称为辐射强度。通常以功率密度表示，单位为：瓦（毫瓦）/每平方厘米。也有时以电场强度表示，单位为：伏/米和磁场强度安/米为单位表示。实际测量中，也有以磁感应强度：高斯（Gs）表示。7．电磁辐射能量通常以辐射源为中心，以传播距离为半径的球面形分布。所以辐射强度与距离平方值成反比。不同性质材料对射频电磁波的作用不同。导电性强的材料，作用以反射为主。导磁性强的材料，作用以吸收为主，绝缘体则为穿透性好。了解它的特性，对我们研究和掌握它，利用和防护电磁辐射将有帮助。 音箱：20MG 电冰箱：20MG 电视机：20MG 空调：20MG 洗衣机：30MG VCD：30MG 复印机：40MG 电脑：150MG 吸尘器：200MG 微波炉：200MG 手机：200MG 电磁波一般的单位有mG(毫高斯)跟uT(微特斯拉，那个u其实应该念miu的音)，而1uT=10mG。mG是美国习惯使用的单位，而T esla则是科学单位一般电器的电磁波强度一般的电视冰箱冷气等电磁波强度约为20-40mG不等，吹风机约为70mG，吸尘器电胡刀电毯微波卢等约为200mG左右，电磁炉10公分内约为800mG，而GSM手机接通的第一秒则高达2000mG，之后会降到低于100mG。根据一些文章叙述，人体只要长期接受2-10mG的电磁波强度照射.
实验二电磁波的传播 实验目的： 1、掌握时变电磁场电磁波的传播特性； 2、熟悉入射波、反射波和合成波在不同时刻的波形特点； 3、理解电磁波的极化概念，熟悉三种极化形式的空间特点。 实验原理： 平面电磁波的极化是指电磁波传播时，空间某点电场强度矢量E随时间变化的规律。若 E的末端总在一条直线上周期性变化，称为线极化波；若E末端的轨迹是圆（或椭圆），称为圆（或椭圆）极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手（或左手）螺旋规则时，则称为右旋（或左旋）圆极化波。线极化波、圆极化波和椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。 实验步骤： 1、电磁波的传播 （1）建立电磁波传播的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中电磁波随时间的传播规律 2、入射波、反射波和合成波 （1）建立入射波、反射波和合成波的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中三种波形在不同时刻的特点和关系 3、电磁波的极化 （1）建立线极化、圆极化和椭圆极化的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中三种极化形式的空间特性 实验报告要求： （1）抓仿真程序结果图 （2）理论分析与讨论
1、电磁波的传播 clear all w=6*pi*10^9; z=0:0.001:0.12; c=3*10^8; k=w/c; n=5; rand('state',3) for t=0:pi/(w*4):(n*pi/(w*4)) d=t/(pi/(w*4)); x=cos(w*t-k*z); plot(z,x,'color',[rand,rand,rand]) hold on end title(‘电磁波在不同时刻的波形’) 由图形可得出该图形为无耗煤质中传播的均匀电磁波，它具有以下特点：（1）在无耗煤质中电磁波传播的速度仅取决于煤质参数本身，而与其他因素无关。 （2）均匀平面电磁波在无耗煤质中以恒定的速度无衰减的传播，在自由空间中其行进速度等于光速。 2、入射波、反射波、合成波 （1）axis equal; n=0;%改变n值得到不同时刻的电磁波状态 z=0:0.01*pi:10*pi; t=n*pi; B=cos(z-t/4); FB=cos(z+t/4); h=B+FB; plot(z,B,'r',z,FB,'b',z,h,'d'); legend('入射波','反射波','合成波'); axis([0 10 -2.5 2.5]); （2）axis equal; n=1/4；;%改变n值得到不同时刻的电磁波状态 z=0:0.01*pi:10*pi; t=n*pi; B=cos(z-t/4); FB=cos(z+t/4); h=B+FB; plot(z,B,'r',z,FB,'b',z,h,'d'); legend('入射波','反射波','合成波'); 电磁波在不同时刻的波形
常用金属材料的选用、特性及应用
常用金属材料牌号表示方法 2010-08-29 来源：点击数：6次选择视力保护色: 合适字体大小: 大中小机械零件所用金属材料多种多样，为了使生产、管理方便、有序，有关标准对不同金属材料规定了它们牌号的表示方法，以示统一和便于采纳、使用。现将常用金属材料牌号表示方法向读者作一些简单介绍。 一、钢铁产品牌号表示方法(参照GB/T221—2000) 1.金属材料标准的基本概况 GB/T221—2000标准是参照国外钢铁产品牌号表示方法和国内钢铁产品牌号表示方法变化( 如Q345代替16Mn)等情况修订后，于2000年4月1日发布，并于2000年11月1日开始实施。 2.主要金属材料技术内容变动情况 (1)由于一些钢铁产品牌号有它们专用的标准，故取消了原标准中铁合金、铸造合金、高温合金、精密合金、耐蚀合金和铸铁、铸钢、粉末材料等牌号表示方法。 (2)一些新的钢铁产品的出现，更加完善了原标准。新标准增加了脱碳低磷粒铁、含钒生铁 JP2、铸造耐磨生铁、保证淬透性钢、非调质机械结构钢、塑料模具钢、取向硅钢(电讯用)等牌号表示方法。 (3)对不适应科技发展和与生产不协调的一些用钢牌号作了彻底改变或修改。如碳素结构钢A ３改为Q235，低合金高强度结构钢16Mn改为Q345等。对不锈钢、耐热钢和冷轧硅钢等的牌号表示方法也做了修改。 (4)原金属材料牌号标准中“钢铁产品牌号表示方法举例”的表3，因不适用于新标准而被删除。 3.钢铁产品牌号表示方法的基本原则 (1)凡国家标准和行业标准中钢铁产品的牌号均应按GB/T221—2000标准规定的牌号表示方法编写。凡不符合规定编写的钢铁产品牌号，应在标准修订时予以更改，一些新的钢铁产品，其牌号也应按此予以编写牌号。 (2)产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法来表示。 (3)采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉语拼音中选取第一个字母。当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母。
材质的感觉特性 摘要：材料是产品构成的重要部分，人类的进步史也可以看做是材料的发展史。材料是构成产品的物质基础,除具有材料的基本功能特性外,还具有其特有的材质与情感,体现出不同的材质美。时代的发展，材料的制作加工方式不断发展,各种新材料也被陆续开发使用,材料不仅要具备基本功能特性,还要具备独特的感觉特性与情感.当市场上同类的产品越来越多的时候,消费者对于产品的选择从过去单纯的功能考虑转化为精神层次上的追求,采用不同的感性化的材质,往往可以使产品呈现出截然不同的视觉效果.本文研究了材料的感觉特性,探讨了材料感觉特性在产品设计中运用的方法及作用。 关键字：工业设计；产品设计；产品；材料；感觉特性 在工业产品的设计中，材料是不可或缺的基本要素，产品材料的选择已不再单纯满足于功能和造型的需要，而是成为决定产品设计成败的重要角色。从视觉心理理论出发，分析产品材料的认知方式和选择方法，为设计师进行产品材料选择提供有效的建议。在产品设计中,设计材料是用以构成产品造型,且不依赖于人的意识而客观存在的物质,它构成了产品设计的基础。材料除了具有功能特性外,还具有其特有的感觉特性,这些感觉特性隐含着与人们内心相对应的情感信息。随着时代和社会的发展,人们的物质享受越来越丰富,已逐渐厌倦只能满足物质需求的设计,开始追求能够促进精神生活更加多姿多彩的工业产品。所以,充分研究材料的感觉特性及其在产品设计中的应用,已经成为当今产品设计的重要内容。 1材料的感觉特性 材料感觉特性是人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反映,或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息,是人对材料的生理和心理活动,它建立在生理基础上,是人通过感觉器官对材料产生的综合印象。产品设计中材料的感觉特性表现为材料的质感,由于人们感受产品的材料主要依靠触觉和视觉,所以主要分析材料的触觉质感和视觉质感。 1.1 材料的触觉质感 触觉质感是人们通过手或皮肤触及材料而感知的材料表面的特征,是人们感知和体验材料的主要感受。材料的触觉质感与材料表面组织构造的表现方式密切相关。材料表面微元的构成形式的不同是带给人不同触觉感受的主要原因。同时,材料表面的硬度、密度、温度、粘度、湿度等物理属性也是触觉不同反应的
实验一 电磁波参量的研究 1． 实验目的： （1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E 、H 和S 互 相垂直。 （2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β和波速υ。 （3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。 2.实验仪器： （1） DH1211型3cm 固态源1台 （2） DH926A 型电磁 波综合测试仪1套 （3） XF-01选频放大器1台 （4） PX-16型频率计 3.实验原理 两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内以相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上，形成驻波分布。我们正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间电磁波波长λ的值，再由 2π βλ = （1-3-1） f υλ== 2π β
得到电磁波的主要参数：β、υ等 我们用图 1.1来说明自由空间内电磁波波长λ值的测试原理。设入射波为:0j i i E E e βγ-= 当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。另外，可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，在一次近似的条件下，接受喇叭3r P 处的相干波分别为： 1 10j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 2 20j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331 ()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ?=- 又因1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E 和2r E 反相。故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长λ和相位常数β。下面用数学式来表达测定波长的关系式。 在3r P 处的相干波合成 1 2 1210()i i r r r i E E E R T T E e e φφε--⊥⊥=+=-+ 或写成 12 ( ) 12 2 102cos()2 j r i E R T T E e φφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-= （1-3-2） 为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法 ，即 cos()0 2 φ =或 (21) 2 2 n φπ =+ n=0.1.2….. 这里n 表示相干波合成 驻波场的波节点（0r E =）处。同时，除n=0以外的n 值，又表示相干波合成驻波的半波长数。将n=0时0r E =的驻波节点作为参考位置0l