氧分子A吸收带的随机Malkmus被动测距

针对比尔-朗伯定律单色传输和其他透过率模型计算速度慢的问题,为了实现红外目标的高速被动测距,研究了被动测距系统中氧分子A带吸收特征及大气中氧分子吸收率的计算方法。分析了大气中氧分子A带的吸收光谱及分布特性,以当前大气参数和测量环境为基础,结合HITRAN数据库,将随机Malkums带模式引入到氧分子带平均吸收率计算中,建立了基于随机Malkums带模式的被动测距数学模型。搭建了测距实验平台,在12~128m内对7个不同点进行了距离测量。实验结果表明,在实际大气条件下,利用该被动测距模型测得被测目标距离与实际距离的平均误差达到1.8%。该模型正确、可行,满足红外目标被动测距的高速在线测试及隐蔽性、高精度、抗干扰能力强等要求。     

混合像元分解在氧气吸收被动测距中的应用

针对雨雪、雾霾等天气条件下氧气吸收被动测距受大气和气溶胶等复杂背景光谱影响严重的问题,采用混合像元分解技术对提高复杂背景条件下的测距精度进行了研究。分析了高光谱图像像元混合机理,以雨滴端元为例建立了复杂天气条件下目标与背景的混合像元模型;讨论了复杂天气条件下目标光谱的提取方法,提出了复杂天气氧气吸收被动测距的基本流程;最后,对不同距离处小雨、重度霾、中雪3种典型复杂天气条件下的卤钨灯目标进行了被动测距实验。实验结果表明,混合像元分解方法可快速提取目标光谱,与多次循环采集平均法、背景消除法相比测距精度有较大提升,不同的距离及天气条件下的测距精度分别提高到3.39%、5.81%和4.36%,可满足实际飞行目标辐射光谱的快速采集与测距精度要求。     

基于炉衬测厚的炉腹温度在线检测传感器

提出一种基于炉衬测厚的炉温在线检测传感器,采用热态试验和数值模拟相结合的方法,建立以传热学理论为基础的数学模型模拟传感器传热过程。通过一维导热数学模型计算稳态下传感器上的温度分布;由于金属传感器测杆与炉衬同步侵蚀,利用超声波测距原理测出残存测杆的长度(等于炉衬厚度)。拟合炉温与传感器上各个测温点温度、炉衬厚度的回归方程。实验结果验证了数学模型的合理性,在线检测传感器更高效、更稳定,能较准确地判断高炉炉况信息,能够丰富专家数据库。     

基于目标特征尺寸的可视化被动测距系统

为克服传统光电被动测距系统稳定性差、远距离条件下测距精度收敛性差、系统难以小型化等不足,本文提出一种基于目标特征尺寸的可视化光电被动测距系统。建立了被动测距模型并分析测距原理,从理论上分析获得距离反演公式和测距误差精度;设计了被动测距算法并分析相关成像参数获取途径和方法;通过高清成像器、半导体激光器和信号处理器等软硬件设计,实现了系统的可视化被动测距功能和全天候图像信息获取;最后通过目标特征尺寸及其成像系统参数反演目标距离,实现了在成像过程中实时测距并进行被动测距实验验证。实验结果表明,被动测距精度优于10%,当前软硬件参数配置下,目标的测距距离大于1km,测距鲁棒性好,性能稳定,可广泛应用于全天候目标图像信息获取和光电被动测距的实际工程实践中。     

基于超定方程组的相位激光测距解模糊算法

快速准确的测距解模糊算法是相位式激光测距仪实现快速测距的关键问题。研究了一种基于超定线性方程组的相位测距解模糊算法,该算法避免了对最优解的搜索,因而运算量小、求解速度快。首先使用差频测相法在较大的不模糊距离上捕获到目标,获得近似距离值,然后使用这一距离值准确求解出不同频率调制波之间的周期数之差,从而构建超定线性方程组,最后应用最小二乘法求解出准确距离。同时还对该算法的2种解法进行计算机仿真,比较仿真结果,选取用间接法求解目标距离,并对该解法进行了精度分析。对3台K-60系列激光测距仪在精度为0.18 mm的国家标准基线上进行了测距试验,结果表明,3台样机的平均测量误差小于2 mm,测量标准差小于1 mm,验证了该算法是有效的。     

故障测距中的参数误差归算修正算法

在输电线路故障测距中,线路参数变化或其他参数误差都会对测距精度有较大的影响。针对基于分布参数模型的双端不同步数据故障测距问题,提出了一种参数误差归算修正算法。该算法将各类参数误差归算为单位长度线路参数的变化,利用故障前电压/电流数据,计算出归算系数,反馈修正系统模型。Matlab仿真表明,该算法能有效地减少各类参数误差的影响,提高了故障测距的抗干扰能力和故障测距精度。     

利用修改的比尔-郎伯定律计算组织吸收对光子平均路径长度的影响

在使用修改的比尔-郎伯定律计算组织的吸收系数以及血氧含量时,平均路径长度(MPL)是一个重要的参数,由此参数可得到微分路径因子(DPF),而DPF通常假定为在一定组织吸收范围内是一个常数.通过腿部的光子蒙特卡罗仿真,本论文使用四种方法来估计MPL,并与MPL的原始定义进行对比.仿真结果表明,DPF显著受到组织吸收的影响,表现为10％的数值变化.因此,使用线性模型将比使用修改的比尔-郎伯定律能更好地计算组织的吸收系数以及血氧含量.     

一种目标位置解算方法

目标位置解算装置是快速、准确地获取空中或地面目标位置坐标的有效手段,由激光测距机提供目标距离参数,由GPS接收机获得观测点坐标参数,方位获取设备提供目标方位角及高低角参数。在目标位置解算过程中,建立目标局部坐标系,根据地球的椭球模型,建立相应的地心坐标系。根据求得的目标局部坐标系与地心坐标系的转换关系,解算空中或地面目标相对于地心坐标系的大地坐标参数。通过对已知WGS-84坐标系数值的地面固定目标进行测试,在30 km的探测距离上,达到了目标定位误差绝对值小于1％的精度要求。     

微滴喷射工艺参数与液滴形态关系的数值模拟

以微滴喷射的增材制造技术为研究对象,采用守恒水平集方法建立了液滴喷射过程的数值仿真的物理数学模型.通过仿真实验分析了液滴喷射的流场分布,采用曲面响应法的中心复合设计建立了拟合模型并进行了修正,提出了液滴喷射过中液滴成球距离和断裂高度分别与入口处压强脉冲的幅值与脉宽的拟合关系式.模拟结果表明:在液滴喷射过程中喷嘴入处的压强脉冲的幅值与脉宽和液滴形态之间有密切的关系,压强幅值与脉宽之间存在一个临界关系,当不满足这个关系时液滴无法从喷嘴口喷出,只有当压强幅值与脉宽满足这个临界条件时,液滴才能够克服喷嘴口处的表面张力顺利喷出;在满足喷射条件的情况下压强幅值与脉宽时间越大,喷出的液滴成球距离越远;压强幅值与脉宽时间越小,喷出的液滴成球距离越近.     

双五元十字阵被动声定位融合算法及性能分析

为了提高被动声测量的准确度和克服声源目标空间方位模糊的问题,提出了双五元十字阵被动声定位融合算法。首先设计了一种双五元十字阵传声器阵列模型,依据模型定义了声源点象限判断准则;然后根据被动声定位原理推导了单一五元十字阵的声源点坐标计算公式,根据俯仰角度正弦值作为加权系数,构造了双五元十字阵被动声定位融合算法模型;最后对该模型测距和测向的精度进行了理论分析,给出了时延估计误差、俯仰角以及方位角与双五元十字阵定位性能的关系。理论分析和仿真实验结果表明,该算法克服了声源目标空间方位模糊的问题、减小了时延估计误差对测距测向性能的影响。本文算法能够更加准确地测量出声源点的位置信息。     

基于离子束溅射Ta2O5薄膜的紫外吸收膜技术

为获得高性能紫外激光薄膜元件,急需研制紫外高反射吸收薄膜,实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术,通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta_2O_5薄膜的制备。以Ta_2O_5薄膜作为高折射率材料,设计了355nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了355nm的吸收薄膜,对于A=5%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,95.0%和4.9%;对于A=12%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,87.4%和12.5%。实验结果表明,采用离子束溅射沉积技术,可以实现不同吸收率的355nm高反射吸收薄膜的制备,对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。     

单热源作用下滚珠丝杠的温度场建模与热误差预测

研究了滚珠丝杠在单热源作用下的温度场模型,以便快速、准确地预测滚珠丝杠的热误差.根据丝杠的导热方程,在合理修改边值条件的基础上,建立滚珠丝杠的温度场理论模型,引入随温度变化的参数α’修正该模型,并提出模型参数的辨识方法.结合机械热变形理论,用所建立的温度场模型预测滚珠丝杠的热误差,进行温度场模型参数辨识实验和模型预测效果的验证实验.结果显示:基于温度场模型预测的温升值与实验测得的温升值之间的最大误差为0.8℃;热误差预测结果与实测结果的最大误差为3.8 μm.结果表明所建立的温度场模型可以较准确地反映滚珠丝杠在单热源作用下的温度分布,进而可以较准确地预测滚珠丝杠的热误差.     

Mathematical modeling of pressure characteristics of the deflector-jet pilot stage considering boundary layer flow

The performance of a deflector-jet servo valve significantly depends on the pressure characteristics of its pilot stage. The complex flow field within the deflector-jet pilot stage presents enormous difficulty and challenge in establishing its mathematical model. In this work, according to the energy conversion characteristics of the flow field, the flow process within the pilot stage is divided into five phases for modeling: inside-pipe flow, first jet, first pressure recovery, secondary jet, and secondary pressure recovery. To better reveal the intrinsic operating mechanism of a deflector-jet pilot stage, the boundary layer is introduced into the model. Computational fluid dynamic (CFD) simulation and experiment are conducted to validate the developed mathematical model at different supply pressures. The result demonstrates that the velocity distribution of the jets and the pressure characteristics of the pilot stage are significantly influenced by the boundary layer. The boundary layer flow within the V-groove has a greater impact on the pressure characteristics than that within the nozzle. Verified by the CFD simulation and experiment, the developed model can accurately predict the velocity distribution of the jets and pressure characteristics. At different supply pressures, the maximum relative error between the theoretical and experimental results of the dimensionless pressure characteristic is 5.36%.     

光腔衰荡光谱技术及其应用综述

光腔衰荡光谱(CRDS)技术是近几年迅速发展起来的一种吸收光谱检测技术。在介绍光腔衰荡光谱检测原理的基础上,详细推导了CRDS技术用于反射率测量和痕量气体浓度检测的理论公式。分析了CRDS技术由于实际吸收光程长,检测精度不受光源强度及其变化的影响,因此具有检出限低,测量精度高,可靠性好等特性。综述了CRDS技术在微量污染气体监测中的应用及其发展趋势。最后提出了应用光腔衰荡光谱检测污染气体中不同有害成分浓度的一种新思路。     

基于免疫遗传算法在现代电力系统故障诊断中应用的研究

基于免疫遗传算法的特征,被广泛应用在电力系统中,并建立起数学模型,通过故障假说,能准确的识别出故障元件并能快速的识别故障区域,并利用仿真程序和仿真算例给出了故障诊断结果。实验结果表明,利用免疫遗传算法建立起的数学模型能快速、精确的诊断出故障点和故障区域,而且算法简单、易于硬件实现,对电力系统中诊断出发生故障的元件提供了有力的理论和技术依据。     

A6061薄壁圆锥管轴向压缩性能的数值分析和理论研究

采用LS-DYNA软件对锥倾角0°~40°、壁厚1 ~2.5 mm的A6061圆锥管进行轴向压缩仿真,研究锥倾角和壁厚对圆锥管吸能特性和变形规律的影响;基于Mamalis圆锥管瞬时载荷压溃模型,提出大范围锥倾角（15°~40°）瞬时载荷修正公式。研究结果表明：变形模式的临界角为15°,当锥倾角小于等于15°时,变形模式为堆叠模式,当锥倾角大于15°时,变形模式转变为嵌套模式;平均载荷与比吸能均随着锥倾角的增大缓慢减小,而初始峰值载荷则大幅度减小;随着壁厚增大,压溃模式由钻石模式转变为环形对称模式,平均载荷、初始峰值载荷和比吸能均增大。基于仿真结果,采用皮尔逊相关系数分析法修正了Mamalis瞬时载荷公式,修正值与仿真值的最大误差小于10%,通过试验验证了修正公式的准确性。修正公式为揭示大范围锥倾角薄壁管压溃机理提供了理论依据。     

一种新的切削刚度系数识别方法

在研究机床切削系统稳定性极限预测的过程中，切削刚度系数ke的准确识别是其中最为关键的一项工作。文中在对刀架施加振动激励，变稳态切削为动态切削的基础上．以动态切削力为研究对象，推导切削刚度系数ke的数学模型，并在切削试验中通过对动态切削力信号及其与振动位移信号相位差的测量，准确有效地识别切削刚度系数ke。试验结果表明，文中的切削刚度的识别方法可以为机床切削系统稳定性预测理论分析和试验研究提供更为准确的动力学参数。     

五坐标数控加工的理论误差分析与控制

对五坐标曲面加工中由离散线性运动逼近理想刀具轨迹所引起的理论加工误差进行了较严格的分析。基于五维线性包络运动分析,得出了适用于多种类型刀具的加工误差估计的通能表达式。该误差是三维意义下较严格的刀具包络成型误差,综合考虑了零件表面的局部几何形状、刀具的形状尺寸与刀轴控制参数、走刀进给方向、机床旋转/摆动机构参数以及走刀步长的影响。在此基础上,分析了减小加工误差的措施,给出了能较严格满足给定精度要求的走刀步长估计算法,有效控制加工误差并提高刀具轨迹质量。     

非共振光声红外气体传感器结构参量分析

非共振光声红外气体传感器在气体检测领域有很好的应用前景。对基于MEMS红外光源的非共振光声红外气体传感器进行了一维模拟,分析了光声腔及红外吸收光路结构对传感器性能的影响;计算了吸收腔气体压强变化量与吸收腔长度及调制频率的关系,研究了光路内壁反射率、样品气室长度对样品气体红外吸收效率的影响。简化的理论分析和计算结果,可以为非共振光声红外气体传感器的结构设计提供参考。