基于冷原子重力仪的轨道移动绝对重力测量

绝对重力测量在铁路路基探测等领域发挥着重要作用，但大多数室外移动重力仪结构复杂或精度一般，可使用的范围有限。研制了一套轨道移动绝对重力测量系统，实现了高集成的系统结构设计、自动化的测试流程，开展了实验室及轨道环境下的绝对重力测量，测量结果可靠。首先，在实验室环境下重力测量灵敏度达到了440 μGal?Hz-1/2，测量300 s的误差小于30 μGal。其次，在炎热、嘈杂的室外轨道移动条件下，绝对重力测量不确定度优于15 μGal，与相对重力仪（LG-1）的测量偏差优于40 μGal。最后，轨道环境下的重力测量灵敏度达到707.9 μGal?Hz-1/2。所提出的轨道移动绝对重力测量系统可以在室外条件下进行快速重力测量，为铁路路基探测提供了新的仪器与解决方案。     

氚气标准源的研制

高性能芯片级原子气室的制备是现阶段芯片级量子传感仪器研制急需解决的关键技术之一。为解决目前芯片级原子气室研制领域存在的碱金属定量填充难、气密性差等问题，开展了高气密性芯片级原子气室制备方法研究，利用微电子机械系统（MEMS）技术实现了芯片级原子气室的批量制备。采用深硅刻蚀技术制备硅气室腔，利用RbN₃的光分解实现碱金属单质的制备及定量填充，采用阳极键合技术对原子气室进行两次硅片/玻璃键合封装，成功获得了以N₂为缓冲气体的Rb碱金属原子气室。对所制备的原子气室进行键合强度、气密性、吸收光谱测试，结果表明原子气室的玻璃/硅片/玻璃键合强度均较高，其中B组原子气室的漏气率平均值为2.2×10^-9 Pa?m³?s^-1，其气密性为目前行业内领先水平。最后从制备工艺上分析了两组原子气室的性能差异原因，为推动量子传感仪器的芯片级集成技术发展奠定重要基础。     

多档位扭摆推力测量装置的设计与标定实验

针对卫星用中高功率电推进器产生的推力范围跨度大，现有的推力测量装置存在测量范围不全、抗干扰能力差导致测不准等问题，开展了多档位三丝扭摆推力测量装置研究。首先，建立了推力测量装置物理模型，研究了推力与偏转位移之间的数学关系，并实现了多档位三丝扭摆推力测量装置的设计。接着，采用标准砝码与定制砝码对测量装置进行标定，并通过标定实验确定各档位下的测量误差。然后，综合考虑了装置的不确定度影响因素，设计相关试验开展不确定评估。实验结果表明：在实验环境不变的情况下，多档位三丝扭摆推力测量装置设计的小档位推力为98 mN的不确定度为0.030 mN（k=2）；中档位推力为490 mN的不确定度为0.068 mN（k=2），大档位推力为980 mN的不确定度为0.092 mN（k=2）。多档位扭摆推力测量装置采用换档位的测量方法实现了9.8~1029 mN范围的推力测量，测量精度高、抗干扰能力强，解决了宽范围推力测量过程中全量程精度难以保证的问题，为中高功率电推进器推力测量提供技术支撑。     

拉曼抑制光频梳微腔的设计与仿真

为了解决回音壁模式下的微腔在产生光频梳时受拉曼效应的影响，尤其在重频GHz时难以产生平滑的光梳谱的问题。首先，设计并调节波导和微环的耦合长度；然后，优化耦合角度，调整微环与波导之间的匹配模式，降低在长波段的耦合Q值，增加拉曼产生的阈值，抑制拉曼效应。通过仿真分析得出，相较于一般的直波导微环耦合结构，设计的弯曲波导微环在短波长处拉曼阈值增加了3倍，且在短波长处产生的光频梳功率提高了20 dB。为回音壁模式微腔结构的设计提供了一定的参考价值。     

汞离子微波钟及其研究进展

汞离子微波钟是下一代星载原子钟、地面守时原子钟的有力候选者。文章介绍了本团队在汞离子微波钟的离子囚禁、缓冲气体冷却、微波综合器、汞光谱灯等关键技术取得的突破和进展，在此基础上，研制出了小型化汞离子钟整机，其频率稳定度达到了2.3 × 10^-15/10⁵ s，同时开展了分区式线形阱汞离子微波钟的技术研究，实现了离子的高效梭动及系统的闭环锁定，测得频率稳定度3.45 × 10^-13/τ^1/2（τ = 10 ～ 10 000 s），为汞离子微波钟技术的应用奠定了重要基础。     

滑块摇杆机构对小腿三头肌康复的作用研究

以小腿三头肌的康复训练为应用背景,研究了滑块摇杆机构对小腿三头肌的康复作用。推导了滑块摇杆康复机构的矢量方程,建立了其数学模型,并利用MATLAB软件进行了滑块摇杆康复机构的运动仿真。结果显示：通过控制机构滑块的位移、速度和加速度可以间接地控制末端执行器的运动,从而形成能满足患者不同需求的康复模式;为保证滑块摇杆康复机构在使用过程中的安全性,滑块位移的变化区间应为200~700 mm。开展了滑块摇杆康复机构对小腿三头肌的按摩实验。结果显示,使用滑块摇杆康复机构后,小腿三头肌的表面肌电信号明显改变,使用前后小腿三头肌的肌电值有显著性差异（p1=0.037<0.05）,使用过程中肌电值的峰值有显著性差异（p2=0.018<0.05）,说明该机构对小腿三头肌有显著、有效的康复性刺激。研究结果可为滑块摇杆机构在康复医疗中的应用提供理论参考。     

基于滚筒载荷的采煤机滑靴振动分析及实验验证

为了研究采煤机滑靴的振动特性,对采煤机整机进行动力学建模分析。首先,根据采煤机部件的功能,将采煤机划分成前、后滚筒,前、后摇臂,机身,前、后导向滑靴和前、后平滑靴等9个部分;然后,基于拉格朗日法构建了采煤机三向耦合动力学模型;接着,对所构建的动力学模型的坐标耦合问题进行分析,并采用Wilson-θ算法对动力学模型进行仿真求解;最后,通过采煤机振动实验获取了滑靴的三向振动加速度,并与仿真结果进行对比。结果表明：通过仿真与实验获得的滑靴振动加速度的中位数均集中在平衡位置“0 m/s²”处,但仿真结果的四分位数全距大于实验结果,即仿真结果相对发散,而实验结果更为聚集;仿真结果与实验结果的相关系数均大于0.3,呈实相关,其中部分数据的相关系数大于0.5,呈显著相关;在仿真结果与实验结果的P值直方图中,各组数据的P值均大于0.05,说明在95%置信区间内,仿真结果与实验结果无显著差异,表明仿真结果可以近似代替实验结果,具有一定的准确性和实用性。研究结果可为采煤机滑靴的故障诊断、结构优化以及疲劳寿命分析提供理论依据。     

显示移动速度对动态搜索绩效的影响研究

为了探究动态视觉搜索任务中显示移动速度对搜索绩效的影响，设计了动态视觉搜索实验。通过E-prime软件测试8个显示移动速度下的搜索绩效，并对反应时间进行配对t检验。实验结果表明：当显示移动速度不高于4°/s时，动态搜索绩效与静态搜索绩效没有显著差异；当显示移动速度不低于6°/s时，二者差异显著，且其差异随显示移动速度的增大而增大。此外，当显示移动速度不高于8°/s时，不同显示移动速度之间的搜索绩效差异性与速度区间的宽度Δω有关，Δω越大，搜索绩效差异越显著；当显示移动速度高于8°/s时，不同显示移动速度之间的动态搜索绩效均存在显著差异。动态视觉搜索任务的平均反应时间和误检率随着显示移动速度的增大而增大。研究结果说明显示移动速度对动态搜索绩效的影响显著，可为动态界面显示移动速度的设置提供一定参考。     

DP600双相钢在两种盐雾实验条件下的腐蚀行为对比研究

采用SEM、EDS、XRD以及EIS等技术,对比研究了DP600双相钢在中性盐雾(NSS)实验和循环盐雾腐蚀实验(CCT)两种不同加速实验条件下的腐蚀行为,并获得了腐蚀动力学规律。结果表明：在两种加速实验条件下,试样腐蚀失重均逐步增加,且CCT中的大于NSS中的;同时,初期腐蚀速率相差不大,在480 h时腐蚀速率均达到最大值,分别为1.89 g·m^-2·h^-1(NSS)和2.72 g·m^-2·h^-1(CCT)。两种实验条件下腐蚀产物主要是Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH和α-Fe₂O₃,而CCT条件下同时也形成了较多的β-FeOOH。CCT条件下的锈层厚度大于NSS条件下的,且厚度增加趋势也更快。EIS结果表明：两种加速实验条件下试样溶液电阻和腐蚀产物膜电阻均逐步增大,电荷转移电阻均为先减小后增加。实验前期(≤480 h),NSS和CCT条件下的腐蚀速率可分别表达为：ΔD_1-1=0.7349t^{\mathrm{0.1522}},ΔD_2-1=0.3511t^{\mathrm{0.3313}};而在实验后期(>480 h),则分别为：ΔD_1-2=14.6239t^{-\mathrm{0.3236}},ΔD_2-2=6.8542t^{-\mathrm{0.1570}}。     

Y形旋转超声波马达的设计与动态特性分析

为了探索和丰富旋转超声波马达的结构,使其满足响应精准且速度快以及控制简便的要求,设计了Y形旋转超声波马达,并对其结构及动态特性进行了分析。Y形旋转超声波马达将3组压电陶瓷片的横向振动复合成驱动足端面对转子的微幅驱动,通过摩擦耦合在惯性作用下推动转子顺时针或逆时针旋转。运用Workbench软件中的Design Exporation组件对Y形旋转超声波马达定子组件的结构尺寸进行了优化设计,提升了定子组件的性能。构建优化后Y形旋转超声波马达定子组件的有限元仿真模型,并通过模态分析获得了定子组件工作所需的固有振型,通过谐响应分析获得了定子组件的幅频特性曲线,通过瞬态分析获得了1个激励周期内定子组件的振动模态,验证了Y形旋转超声波马达的驱动机理。结果表明,Y形旋转超声波马达压电陶瓷片表面施加电压的最佳频率为20 739 Hz,对应的驱动足端面的振幅为6.95 μm。Y形旋转超声波马达结构简单且具有对称性,能效利用率高,对拓宽超声波马达的应用领域有重要参考价值。