磁驱动飞片的超高速激光阴影扫描摄影技术

针对磁驱动飞片的物理过程,设计了显微装置和激光阴影照明装置.结合超高速转镜式扫描相机,利用串联式光电开关避免相机像面重复曝光,有效地解决了飞片被碰撞过程中严重影响测试结果的自发强光现象,获得了磁驱动加载下飞片运动过程清晰的一维扫描试验图像.图像分析数据表明,在充电电压为60～64 kV时,可将尺寸为8 mm×6 mm×0.7/0.9 mm的Lyl2铝飞片发射至9～14 km/s的超高速度,且飞片运动速度与充电电压和飞片厚度有关.该项工作为磁驱动飞片运动过程的研究提供了一种重要的测试手段,其测试方法也适用于其它产生强烈杂光的高速碰撞的测试研究.     

基于高速相机的多叶光栅机械性能测试方法研究

基于高速相机搭建了多叶光栅机械性能测试平台,进行了实验测试和数据处理,研究了高速相机图像分辨率、采集速度及图像处理方法对机械性能测试精度的影响。结果表明,采用视野分区的形式,在40 mm×40 mm区域视野中,选用高速相机在单方向图像分辨率4000、帧率500帧/s时,对叶片运动速度不高于250 mm/s的多叶光栅进行机械性能测试,测量精度可以达到0.01 mm。     

转镜高速相机的电机调速系统设计

转镜高速相机的转镜驱动电机通常采用特种高速直流调速电机 ,对启动控制要求较高。而转镜高速相机不但要求其转镜驱动电机有较高的调速精度 ,还对整个转速—时间曲线提出了要求。这里介绍的计算机控制电机调速系统采用了专家控制型控制策略 ,使用了驱动简单、热稳定性好的绝缘门双极型晶体管 (IGBT)作功率放大元件 ,满足了转镜高速相机的需求。     

高速转镜的驱动装置

DJZ等待型高速转镜扫描、分幅相机是一种具有时间和空间分辨本领的大型精密光学仪器,主要用于研究起点在时间上很不稳定的现象以及某些从仪器方面不可能控制的快速过程。本文主要介绍该仪器电动高速转镜的驱动装置,它是仪器核心的精密部件,其性能好坏直接影响着仪器的主要技术指标、拍摄频率、时间分辨本领和成象质量。     

胶片型航空画幅遥感相机中负压展平机构的设计

航拍成像胶片的展平精度是影响相机分辨率的主要因素.长焦距、大画幅、高分辨率的胶片式画幅遥感相机要求在给定的摄影周期内快速、精密地将胶片展平在片台上.为实现画幅尺寸为114 mm×114 mm的胶片展平精度达到0.034 mm,吸附时间为420 ms,提出了一个较完善的胶片展平机构,介绍了利用负压将胶片展平在焦平面板上的方法.阐述了该展平机构的组成和工作原理,给出了片台的结构形式,并通过分析计算得出关键器件的选择依据.提供了一种利用光学技术来定性检测展平精度的方法.经成像试验验证,该方法可满足使用要求.     

大视场三线阵航空测绘相机光学系统设计

针对大视场、高分辨率、低畸变和环境适应性要求高的三线阵航空测绘相机光学系统设计要求,开展新型光学系统结构形式设计:首先,根据总体方案要求以及稳定平台安装特点,确定了单镜头的技术方案;接着,分析计算了光学系统各项指标参数,光学系统拉氏不变量达到9.5;然后,对比分析了非像方远心光路、像方远心光路和准像方远心光路的结构形式;最后,设计了一种航空环境适应性良好的双高斯复杂化失对称准像方远心光学系统结构形式。设计的光学系统成像质量好,在全色谱段内的Nyquist频率为100lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.36;分别在R、G、B谱段的Nyquist频率为50lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.6。光学系统全视场最大相对畸变优于0.1%,在均匀温度0~40℃范围内,全色谱段调制传递函数优于0.3。实验室鉴别率板测试结果表明,相机静态分辨率达到102lp/mm;飞行验证试验结果表明,相机摄影分辨率达到0.16m@2km航高。光学系统设计完全满足大视场三线阵航空测绘相机环境适应性和分辨率的要求。     

波箔轴承高速磨头

高速磨削是现代机械制造领域中的一个研究方向。所谓高速磨削．广义上是指砂轮磨削速度高于35m／s。对于精密磨削．希望砂轮线速度达到50m/s以以上。对于磨削孔径为2mm以下的孔来说．要得到高速磨削，磨头转速必须达到每分钟35万转以上。目前国内外用于小孔磨削的磨头的最高转速只能谜到每分钟iB～22万转。对于3～4mm直径以下的小孔都不能达到高速磨削的要求。要进一步提高磨头转速．首要问题是必须解决轴系所需的高速轴承。     

棱镜转镜Q开关的驱动设计及稳定性分析

在转镜Q开关的设计中,除要求转镜具有高转速与连续可调性外,还要求具有非常高的稳定性,因此高速电机及其驱动控制系统的设计至关重要。实验中设计了三相变频控制的高速电机,并设计了控制高速电机的变频驱动系统。分析和测试表明：所设计的高速电机驱动系统性能优良且工作稳定,电机在转速达到60.8KRPM之前,无抖动现象,可平稳转动,能实现转镜Q开关的快速关断。采用所设计的棱镜转镜Q开关应用于DPSSL中,在转速为43KRPM时,实现了14 KHz高重复频率大功率快速关断能力的Q开关技术,获得百纳秒以下的脉宽输出,这是目前转镜技术得到的最佳结果。     

双波段/双视场全景航空相机光学系统设计

为提高航空相机识别目标能力,设计了一种应用于全景式航空侦查相机的可见光/红外双视场成像光学系统,可见光光学系统焦距为200 mm/400 mm,相对孔径为1∶8.8,视场角为9.4°×7°/4.7°×3.5°。红外光学系统焦距为117 mm/234 mm,相对孔径为1∶4,视场角为9.4°×7.5°/4.7°×3.76°。该光学系统利用物像交换原则采用轴向移动变倍方式,设计结果表明,光学系统成像质量接近衍射极限,可以满足实际使用需求。     

高速电主轴用脂润滑轴承性能试验

以高速磨削电主轴用角接触陶瓷球轴承B7005C/HQ1P4为研究对象,分别在油雾润滑和脂润滑下对轴承进行高速性能试验,通过对比分析转速、载荷与温升的关系研究了脂润滑轴承的高速性能。结果表明,在循环水冷却的条件下,转速低于40 000 r/min或dmn值小于1.44×106mm.r/min时,高速电主轴可以使用脂润滑陶瓷球轴承。     

多通道门选通纳秒分幅相机

采用光学分幅技术和多通道门选通法研制了纳秒分幅相机。首次应用八棱锥将图像分为8幅,每幅图像有相等的光学能量并包含与原图像相同的光学信息,每个通道使用独立的带门选通的像增强器和CCD相机,自行开发的近贴门选通像增强器用于增强弱光图像。相机系统可一次获得8幅图像,分幅速率达到1×10⁸ frame/s,最短曝光时间和时间间隔为3 ns和10 ns并分别可调,可记录持续时间为百纳秒到几十微秒的发光现象,动态空间分辨率达到15 lp/mm。该相机已成功应用于电脉冲、等离子发光等现象的试验并获得了有意义的数据,可满足高速摄影机等设备具有高分幅速率,短曝光时间和适当间隔以及在曝光时间内固定时刻记录超快现象过程的要求。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

转镜式高速摄影机角跟踪精度的检测

为了提高转镜式高速摄影机测量弹丸运动轨迹的精度,本文通过合理假设和理论推导,依据弹丸外弹道飞行运动模型得到了弹丸飞行过程的数学模型。结合室内检测条件,设计了用于转镜式高速摄影机角跟踪精度的检测装置并分析了测试原理。用该设备实测了转镜式高速摄影机的角跟踪精度,并对检测装置的测量不确定度来源进行了分析。结果显示:被测转镜式高速摄影机的角跟踪精度为(0.34±0.06)°,检测装置的相对不确定度为3.0″;不确定度来源主要为角度测量不确定度和焦距测量不确定度。实验结果表明,设计的检测装置具有较高的准确度和可靠性。     

机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

为满足机载摆扫式光谱仪在25Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性。然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58%。最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。     

差动轮系在扩大无级变速范围中的应用

当给差动轮系的太阳轮Z3与行星架H输入适当的转速，且另一个太阳轮Z1静止时，增大或减小太阳轮Z3的转速，可使太阳轮Z1旋转并改变旋转方向。改变无级变速器的输出转速，即可使差动轮系输出较大的无级变速比。     

高速摄像技术在微型旋翼机性能测量中的应用

提出了一种测量微型旋翼机桨距角及弹性连杆变形角度的新方法—高速摄像法。这种方法可以准确地测得高速旋转物体的角度,拍摄速度可达15 000帧/s。实验需要处理两个角度——桨距角和弹性连杆变形角度。实验中,首先对拍摄部位进行预处理,然后对微型飞行器在高速旋转时的不同状态进行拍摄,包括从正面拍摄桨距角和从侧面拍摄弹性连杆的变形角度,对拍摄到的图片进行筛选、存储并进行图像处理。图像处理部分是用MATLAB软件进行边缘检测,对比了四种不同的检测方法的效果,最后采用Canny算法。用最小二乘法拟和成直线,得到所需的角度;利用采集电路将角度与电压实时地对应起来,得到了电机电压和桨距角及弹性连杆变形角度的八组关系曲线,并对得到角度的精度进行了分析。实验证明这种方法在微型飞行器高速旋转时信号弱、干扰强、其动态特性难以精确测量情况下,可有效测量微型飞行器的变距角度。     

Visualization of underwater sympathetic detonation of high explosives

The experiment for the sympathetic detonation ( Sudo et al., 1951) (Fukuyama et al., 1958) in water was conducted. Composition B (RDX: 64%, TNT: 36%, Detonation velocity: 7900m/s) was used for both donor (the thickness was 50mm, and the diameter was 31mm) and receptor charges. The distance between the donor and the receptor, and the thickness (5, 7.5, 10mm) of the receptor were varied in the experiments. In order to investigate the basic characteristics of the underwater sympathetic detonation of high explosive, the sympathetic detonation phenomena were visualized by a high-speed camera (HADLAND PHOTONICS, IMACON790) in forms of streak and framing photographs. The 200 ns/mm streak velocity was used when the streak photographs were taken. In the framing photographs, the interval time was 2μs. Manganin gauges (KYOWA Electronic INSTRUMENTS CO. SKF-21725) were used for the pressure measurements. The gauges were set under the receptor. The pressures during the complete and incomplete explosions were measured.