自由空间激光通信平台振动模拟实验系统研究

为了对自由空间激光通信中的高精度、复合轴捕获、跟踪和瞄准(APT)系统的关键技术进行验证，需要对平台的振动或扰动进行半实物仿真。在对通信平台振动功率谱进行分析的基础上，基于MATLAB/Simulink建立了平台振动半实物模拟实验系统，通过半实物仿真得出平台的振动时域信号及其振动功率谱。通过CCD闭环检测，证明了平台振动模拟结果真实有效。将模拟产生的振动信号作为自由空间激光通信复合轴APT实验系统的激励，实现了在模拟振动和运动条件下对复合轴APT跟踪系统的实验室验证。     

一种改善坦克图像质量提高识别能力的方法

光源差异对反坦克导弹跟踪图象影响较大,该文提出参数约束方法处理图象,将不同条件下获得的跟踪图象,通过灰度处理,调整到最佳的状态,克服了光线强弱对图象影响,有利于图象识别。实验表明,对不同光线下获得的两幅图象做参数约束处理,可使它们差异减小86．6％,提高了识别图象能力。     

激光选区熔化熔池视频监测与评价

为对激光选区熔化的加工过程进行监测和反馈调节,建立一套同轴高速相机熔池图像采集系统,研究 10 kHz 高速熔池图像在线实时监测与评价方法。完成有限元的建模,通过仿真分析熔池的正常形貌;基于FPGA 开 发高速图像采集与处理系统,实现10 kHz 图像的实时分析、处理和输出。把高速视频系统在粉末床激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)技术上集成,并开展实验测试与验证。实验结果表明：该系统可实时监测和输出熔池的评 价参数,为激光选区熔化闭环控制奠定技术基础。     

潜望式激光通信终端的扰动抑制与动态跟踪方法

潜望式激光通信终端系统内部执行机构的力矩脉动以及外部扰动等因素,会影响通信链路建立过程中伺服系统的跟踪精度与稳定性。为提高伺服系统的抗干扰能力与跟踪性能,采用降低执行结构的力矩波动、提升系统运行速度平稳性的方法,对系统的低速平稳性以及动态跟踪过程进行测试和分析;通过通信终端控制系统的动态跟踪实验,验证控制策略的有效性。实验结果表明：在最大速度为0.131°/s、最大加速度分别为0.137°/s²、0.329°/s²的平台扰动条件下,方位轴和俯仰轴的粗精复合跟踪精度都可以达到2 μrad以内,验证了通信终端伺服系统的抖动抑制能力及其系统的动态跟踪性能。     

空间激光通信终端ATP技术与系统研究

为了提高某机载空间激光通信终端中捕获、跟踪、对准(ATP)系统的跟踪精度,提出了对该系统的改进方案并研制了样机。对光学接收单元、粗跟踪单元、精跟踪单元以及超前瞄准控制等单元进行了设计。建立了复合轴跟踪系统控制模型,对系统的跟踪控制性能进行了仿真研究。为了验证ATP系统校正粗跟踪残余误差的能力,在激光通信平台振动模拟实验...     

不锈钢薄板高速高功率激光对接焊模拟分析

为了优化高速高功率激光焊的焊接工艺,需要准确预测焊接过程中温度场和应力场的变化;首先通过不锈钢薄板对接焊实验校核了组合热源模型,然后利用 Simufact Welding 软件对焊接材料的温度场和等效应力分布进行了数值模拟;结果表明：实验焊缝截面形状与仿真计算结果吻合良好;激光热源前半部分温度梯度较大,后半部分温度梯度小;焊接过程中热输入量越大,冷却后焊缝区域的残余应力越大;在金属熔化作用下,焊缝区域的等效应力先增加后减小再增加;在保证焊接性能的前提下,通过减小激光功率或增加焊接速度,可以减小焊接变形和出现裂纹的可能性。     

机载无线激光通信对准-捕获-跟踪系统及动态飞行试验研究

机载无线激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、保密性好、布置灵活等优点,在天地一体化高速信息网络、军用保密通信、电磁干扰环境下可靠通信等应用中有着广阔前景。为解决机载环境下激光通信光轴对准难题,通过对无线激光通信系统特点和Y-12型飞机平台特性的分析,采用粗、精两级复合跟踪方案,设计了由被动减震结合主动抑制的粗跟踪单元和电磁振镜精跟踪单元组成的机载无线激光通信对准、捕获、跟踪(PAT)系统。Y-12飞机搭载该系统开展了双固定翼飞机间远距离、高速机载激光通信试验,验证了所设计的机载无线激光通信PAT系统的跟踪性能和机载环境适应性。     

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8.0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明：激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3.17～3.33 kW,焊接速度1.30～1.40 m/min,送丝速度4.0～4.23 m/min,离焦量3.1～4.5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。     

电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验固有频率跟踪系统

为保证电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验工作载荷的稳定性,提出了基于裂纹长度在线测量的自适应改进爬山法固有频率跟踪方法,建立了相应的固有频率跟踪系统。采用自行设计的裂纹长度测量系统测得实验过程中不同时刻的裂纹长度,根据固有频率和裂纹长度的理论关系计算出此时系统的固有频率值,并将此值设定为频率跟踪的初始值,在初始值左右小范围区域内采用自适应改进爬山法搜索系统精确固有频率值。建立了双自由度双质量块电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验振动系统数学模型和CT 紧凑拉伸试件刚度模型,从理论上推导出了固有频率随裂纹尺寸变化的规律,并通过实验进行了验证。实验结果表明:文中方法固有频率跟踪精度为0郾3 Hz,跟踪时间为3郾5 s,和一般爬山法相比,跟踪精度高、速度快、过程稳定可靠,很好地满足了疲劳裂纹扩展实验的要求。     

激光跟踪测距方法及其应用的研究

针对大型工件的几何尺寸和形状的测量问题,研究了一种激光跟踪测距方法。由双模热稳频He-Ne激光器产生的双频信号,通过拍波后,以拍波波长作为“光尺”,拍波零点对位确定拍波节点数,以同轴光路组合形成的双频激光干涉测量尾数。跟踪定位采用自适应跟踪,控制跟踪反射镜沿水平轴和垂直轴的转动,定位信号由CCD采集入射光与出射光之间的偏移量。同时,驱动系统带动两个光栅编码盘输出跟踪反射镜转动的水平角度值和垂直角度值,实现空间尺寸测量。研究的激光跟踪测量系统具有抗干扰能力强,跟踪速度快,测量精度高的特点。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

我国微米级超细晶粒钢焊接技术的研究现状

介绍了微米级超细晶粒钢的主要特点及其焊接性试验研究。微米级超细晶粒钢的焊接问题主要表现为焊接热影响区(HAZ)的脆化和局部软化,严重影响了焊接接头与母材性能的匹配。采用低热输入的焊接方法,可以适当减小焊接HAZ宽度,并避免焊接热影响粗晶区的晶粒过度长大;焊接热循环参数对其焊接接头的性能具有重要影响。向焊缝中添加稳定的第二相粒子,可促进针状铁素体组织的形成,有利于改善焊接接头的组织及性能,提高焊缝的强度和韧性。     

2519-T87装甲板焊缝抗弹规律及抗应力腐蚀性能初探

以2519-T87板材为基材,采用MIG焊、电子束焊和搅拌摩擦焊焊接工艺焊接成平板对接结构,对其焊缝及热影响区进行抗弹和应力腐蚀性能研究。试验结果表明:在安全角测试条件下计算焊缝及热影响区的抗弹性能可以达到母材的80%以上,其中采用MIG焊和电子束焊的板材焊缝抗弹性能可达到母材的90%以上;C形环焊缝应力腐蚀性能好于母材,在温度±35℃,5%NaCl盐雾箱内连续喷雾760 h以上不开裂。     

光学像差图像随机波前编码混合成像

研究了一种采用随机相位板消除光学像差的波前编码和数字图像处理混合成像方法.用激光散斑干涉法制作随机相位板,放置在系统成像面之前的光路中,光学像差图像被转变为随机编码中间像,使光学系统固定像差淹没在随机编码中受到削弱.建立了基于频域梯度优化的盲反卷积解码算法,用于解码中间像为无像差图像,由于采用频域共轭梯度优化,提高了解...     

半导体激光夜视图像处理技术研究

半导体激光夜视系统采用激光器作为照明源,可在全黑的夜间条件下获得景物图像.但在公安和交通领域应用中,由于激光能量较集中,对车船类型及号牌信息的提取造成了困难.为此,对夜视图像的成像过程中导致图像变坏的原因进行了分析,并利用图像灰度变换、边缘检测、特征量选择及模板匹配、图像帧积累等图像处理技术改善了夜视图像的质量.实现了...     

5083铝合金搅拌焊接头力学性能研究

用自行设计的Flared-TrifluteTM搅拌头对2mm厚的5083铝合金板材进行搭接搅拌摩擦焊实验,通过测量焊接接头的单向剪切拉伸强度和接头各区域材料的硬度。结果表明:当旋转速度为1800r/min,进给速度为30mm/min,接头的拉伸剪切强度可以达到200.12MPa;相邻的第二道焊接没有对第一道焊缝硬度分布产生影响。     

铜铝异种金属激光焊接焊缝成形和组织

用IPG YLS-1500型光纤激光器对TU1镀镍无氧铜和6061铝合金进行激光搭接焊试验,探究焊缝成型及显微组织,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析接头的组织形貌。结果表明:接头成型良好,铜铝充分融合,焊缝横截面处有明显的铝向铜侧扩散。铝侧熔合线到焊缝中心,先形成珊瑚状的亚共晶组织Al₂Cu+Al Cu,而后是平行排列的板条状Al₂Cu和块状Al Cu,最后为紧密排列的块状Al Cu和Al₄Cu₉。由于熔池溶液的流动,熔池中出现了不规则的"T"形晶粒。接头的剪切力达铜母材拉伸力的43.0%,为脆性断裂,接头内生成的Al₂Cu和Al₃Cu₄金属化合物是导致裂纹扩展的主要原因。     

高速飞行器热流固耦合光传输分析

气动环境下,光学头罩与来流之间的热流固耦合作用形成的非均匀折射率场将严重干扰光线传输。针对这一问题,首先通过求解Navier-Stoker方程,得到流场各项参数的分布,并对光学头罩进行热流固耦合分析。然后采用光线追迹法模拟光线从目标到达探测器面的传输路径,计算光程差。最后通过像质评价函数分析其对成像质量的影响。结果表明:随着飞行速度增大,耦合折射率场对光传输的影响增大,光学系统成像质量严重下降。