互导

互导即压控器件（如场效应管、电子管等）的输入电压对输出电流的控制能力。（象电子管）板极电压保持不变时,板极电流的变化与引起这种变化的栅极电压变化之比。互导可以应用于电力电子技术、军事、医学、通讯等多个领域。
互导定义
节点电压法列方程是对每个节点列电流守恒方程。仅考虑R12之路的话，v1节点流出的电流为(v1-v2)/R12=(v1-v2)*G12=G12*v1-G12*v2G12=1/R12，是1、2节点间的电导。这里可以看出自导永远是正的，互导永远是负的。因为正的v1永远对应于流出1节点的电流，而正的v2对应着向1节点注入电流。
互导求解
基础参数
为优化梳状表面波传感器最佳结构参数，达到提高接收信号的幅值、减少波形拖尾现象的目的，提出了一种基于交互导纳概念的优化设计方法，对等间距梳状表面波传感器的幅频特性进行优化。 采用数值模拟的方法，在铝板上激励表面波，并通过仿真分析梳状传感器阵元个数、阵元宽度及阵元间距等关键参数对接收信号波形与幅值的影响。 单阵元宽度较小时，拖尾现象较弱; 随着阵元个数的增加，接收信号幅值虽有所提高，但会产生较为严重的拖尾现象。 梳状表面波传感器阵元间距与激励波长的比例系数对接收信号的幅值影响较大，通过互导纳原理并结合时频分析，确定了当阵元间距等于激励波长时，梳状表面波传感器激励信号较好。近年来，随着国民经济的快速发展，我国装备制造业研发能力不断提升，厚壁管道作为热电机组不可或缺的关键部件之一，广泛应用在火力发电和核能发电。 然而，部分厚壁管道常存在金相组织不均匀，形状公差控制较差，加工缺陷明显，重皮、夹层、凹坑、裂纹等现象。 其中外表面缺陷占很大比重，故对厚壁管外表面健康状况的检测评估有着极为重要的意义。超声导波技术作为一种新型的无损检测技术，由于其具有检测距离远、定位准确等优点，广泛应用于管道、板结构和钢绞线等波导中Hay 等基于柔性 PVDF 材料制作了梳状传感器，在管道上成功激励了轴对称导波。
互导数学模型
Quarry 等通过梳状传感器激励出多模态导波实现对管道的检测。Rose 等提出了梳状传感器的数学模型，并结合实验分析了梳状传感器的优点。 Borigo 等提出了空间补偿因子，对梳状传感器进行了数学模型的建立，分析了当激励波长等于阵元间距时，能量较大。 Milsom 等通过解析和数值模拟结合的方法获得了电场和声场耦合的精确解。 Zhang 等提出了谐导纳和互导纳的概念，分析了电极间的耦合。Ballandras 等基于互导纳原理分析了 1-3 连通性及 2-2 连通性复合材料周期型结构，提出了基于串扰信号可以设计出高质量的传感器。聚偏氟乙烯PVDF( polyvinylidene difluoride) 具有柔软性，可以很好地与曲面进行耦合，但 PVDF 与压电陶瓷材料 PZT ( piezoelectric ceramic transducer)相 比 较 灵 敏 度 较 低。 本 文 基 于 WeidlingerAssociates，Inc 公司开发的 PZFlex 软件平台，采用压电陶瓷材料 PZT，运用互导纳原理、正逆压电效应及时频分析，设计了梳状表面波传感器。 根据波形图和导纳图确定了阵元个数、阵元宽度、阵元间距与激励波长的比例系数。设计高质量传感器时，需要有效的模拟方法，从而对传感器特性进行描述。 梳状表面波传感器属于周期性换能器，互导纳能有效评估阵元间串扰信号，有助于高质量传感器的设计。基于互导纳原理，Ballandras 等对 2-2 连通性复合材料周期型结构进行了分析，可以得出阵元间的串扰信号。 但只是激励了一个阵元，由于表面波梳状传感器是一个整体，与真实的情况不吻合。 为了更加真实地模拟实际情况，本文利用 5 周期汉宁窗调制的正弦波作为激励信号，中心频率为 500 kHz，同时加载到表面波梳状传感器的各个阵元。 其工作原理为: 当 PZT 受到电激励时，会引起 PZT 的机械变形，由于 PZT 是通过耦合剂黏结在铝板上，故铝板也会随着 PZT 的形变而发生变形，同时，由于梳状传感器是由若干个 PZT 阵元组成，铝板的振动会引起其他阵元的振动。 根据正压电效应，振动会使得 PZT 材料体内之电偶极矩变短，此时压电材料为抵抗这种变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以保持原状。增加阵元宽度 a 时，接收信号的拖尾现象较为明显。 故设计表面波梳状传感器时，采用较小的阵元宽度来减小拖尾现象，并确定了表面波梳状传感器单阵元宽度为 1. 5 mm。根据激励信号的幅值及波形，得到了当阵元个数增加时，在阵元个数等于 5 时，归一化幅值最大，随后减小，趋于平稳; 接收信号波包宽度随着阵元个数增加而增加，波形拖尾现象加剧。 为了使梳状表面波传感器所激发的能量大，拖尾现象相对较弱，选择五阵元梳状表面波传感器。
互导分析
根据互导纳原理及时频分析，基于 PZFlex软件平台，优化设计了梳状表面波传感器，得到了运用中心频率 500 kHz、5 周期汉宁窗调制的正弦波激励梳状表面波传感器，传感器结构参数阵元间距等于激励波长时，各个阵元间相互影响较小，并通过时频分析得到了传感器结构参数阵元间距等于激励波长时，频率没有发生漂移现象，故设计梳状表面波传感器阵元间距等于激励波长的 1 倍。
互导应用
问题引入
通过分析双雷齐射的全过程,解释了互导产生的原因,分别建立了自导鱼雷平行航向齐射互导和目标攻击的数学模型。采用蒙特卡罗法仿真计算了在不同主航向间距下的齐射双雷互导概率和目标捕获概率,计算了不同的目标航向和航速误差分布对单雷和双雷攻击目标捕获概率的影响。计算结果表明,双雷齐射能更有效的捕获目标,适当的主航向间距能有效避免互导并获得较高的目标捕获概率。
问题分析
在通常情况下,自导鱼雷单雷攻击具有较高的目标捕获概率,但在某些特殊情况下,如目标运动要素有较大误差或目标可能随机机动时,为了保证攻击效果,常采用双雷齐射。对于自导鱼雷而言,困扰齐射的主要因素是互导问题,因此如何解决齐射鱼雷的互导问题是自导鱼雷研究的重点之一。所谓/互导0是指齐射两雷自导装置开启后,其中一条鱼雷的航行噪声或反射回波被另一条鱼雷自导装置接收,导致一条雷对另一条雷的追踪,从而改变追踪鱼雷的预定搜索航向。若两雷发生互导,将失去齐射的意义。为了防止互导发生,通常对齐射鱼雷采取3条措施:设置齐射散角和自导开启距离;两雷发射不同的齐射保护标记频率和设置齐射保护通道;设置齐射两雷具有不同的工作周期。本文将重点讨论两雷设置齐射散角和自导开启距离以避免互导的方法,并以双雷平行航向齐射,蛇行搜索目标为背景建立模型,计算不同条件模型的建立为了防止互导发生,必须使两雷之间拉开一定距离,以保证两雷不在彼此的搜索扇面内。通常采用的办法有平行航向齐射和扇面齐射。若把在一定条件下由有利提前角确定的鱼雷射击方向称为自导鱼雷射击主航向,那么平行航向齐射是指齐射两雷先按一定散角在主航向两侧展开,走完预定航程后再转入与射击主航向平行的航向上来搜索目标。当采用平行航向齐射时,两雷横向拉开了距离,自导的相互影响就很小[2]。在实际射击中,相邻两雷之间存在发射间隔时间和航速差,故两雷出管后将出现梯次航行状态。
互导求解
如果两雷之间横向距离过小,而鱼雷处于蛇行搜索状态,前面航行的鱼雷有可能在某时刻处于后面航行鱼雷的自导扇面之内,这时如果两雷距离小于互导作用距离,两雷将发生互导。在保证齐射双雷自导扇面有效衔接的情况下,增大优化展开航程系数K(如取在0. 6以上),就可以保证互导概率为0。在互导概率为0的情况下,适当增大优化展开航程系数K(如0. 7~0. 9),就可获得高的齐射目标捕获概率。但当K值过大时(K>0. 9),由于两雷之间的间隔过大,会导致齐射目标捕获概率降低。