利用Nb—SiO2—Nb边缘隧道结的dc SQUID磁强计

本文介绍一台dc SQUID磁强计。Nb-SiO_2-Nb边缘隧道结dc SQUID器件作为磁敏感元件具有很高的灵敏度。由超导变压器实现dc SQUID 与前置放大器之间的最佳源电阻匹配。磁强计在低频范围内(f<1Hz)最小可分辨能量达2.5×10-~(28)J/Hz,动态范围为±5×10~6(?)。采用两个极点的积分器提高了仪器的摆率,在频率为1.5kHz 时,最大摆率达1×10~5φ_0/s。较高的摆率使仪器能长时间运行而不失锁。本文简要说明了磁强计的结构和设计特点。仪器性能的测试结果符合理论计算值。     

STEP卫星加速度计测量头线圈的超导特性测试及改进

为确保STEP卫星超高精度加速度计的测量头线圈三维超导膜在设计的工作电流范围内完全超导,以实现10-18g精度的加速度测量,对测量头线圈进行了低温超导测试,测试证明三维超导膜存在不完全超导缺陷。利用分段测试法对三维膜线圈的二维组成部分进行了测试,确定了测量头线圈超导缺陷的位置,并分析了造成超导缺陷的原因。根据测试和分析结果改进了线圈设计,实现了测量头线圈的完全超导,并标定线圈的最大工作电流为-40～40mA,满足STEP卫星加速度计对超导电流要求的-10～10mA,设计裕度达到300%。通过测试、分析与改进设计,定型了STEP卫星超高精度加速度计测量头线圈的研制,为完成STEP任务奠定了技术基础。同时,实现了三维超导膜线圈的制造与工程应用。     

基于SQUID三轴磁强计求取高精度磁总场研究

根据航空超导全张量磁梯度系统中高精度磁总场需求,文中针对基于高灵敏低温超导量子干涉器件(LTS-SQUID)构建的三轴磁强计建立了校正模型,以校正其存在的零偏误差、比例因子误差与非正交误差。同时就SQUID重置后零偏偏大导致的算法寻优困难问题,提出零偏预校正方案,并在预校正基础上用自适应遗传算法对校正参数进行求解。此外,通过校正模型的正演研究了解了总场误差的分布情况,于反演仿真中,可将正演数据的总场误差校正至0.02 nT附近,其中预校正方案实现了零偏初步定位。在安静均匀地球磁场下进行了SQUID三轴求总场实验,将光泵磁力仪采集的数据视为理想总场。实验结果表明,经校正后的三轴实验数据合成的总场与光泵输出的标准差能达到0.2 nT量级以下。     

超导 / 磁阻式复合磁传感器高灵敏及三轴化研究

超导/ 磁阻式复合磁传感器利用超导磁放大器上千倍的磁场放大能力,可大幅提升磁阻式传感器灵敏度,有望实现 fT 级的磁场分辨力,满足水下目标探测、生物磁场检测等新型弱磁探测需求。 经过几十年的研究,超导/ 磁阻式复合磁传感器相关 工作取得了重要进展和系列成果。 首先从复合磁传感器工作原理、高灵敏和三轴化研究现状等方面进行了系统的回顾和总结, 其中超导磁放大器的放大倍数在实验上已经超过 1 000,低温下(4. 2 K)的热噪声仅为 2 fT/ Hz ,然后针对目前存在的问题对 下一步研究工作进行了简要展望。 论文相关工作对于提升超导/ 磁阻式复合传感器性能、促进其推广应用具有重要的借鉴和指 导意义。     

基于SQUID自举电路的新型高精度超导磁力仪

针对地球物理勘探中高精度的磁场测量需求以及应用特点,文中采用一种新型的超导量子干涉仪(SQUID)自举电路替代传统的SQUID磁通调制电路,从而可以简便的直读方式进行磁场测量。文中介绍了新型SQUID的程控直读电路,并重点阐述了由其构成的超导磁力仪软硬件设计方案以及测控实现;然后给出了此超导磁力仪在良好磁屏蔽环境中的性能测试以及电磁兼容评估的方法和结果,试验表明传感器的本底噪声约为6fT/(Hz)~(1/2);最后在上海横沙岛对基于SQUID自举电路研发的超导磁力仪整体性能进行了测试评估,试验表明该磁力仪达到实用要求。其在该地的测量磁场为7fT/(Hz)~(1/2)@1 kHz,与地球天然磁场在该频段的理论值基本相符。     

石榴石单晶薄膜法拉第旋转的测量

测量系统主要特点是采用石榴石单晶薄膜磁光调制器,对偏振光进行调制,再经选频放大,明显地提高了测量系统的灵敏度。装置简单,操作方便。读数精度±0.005(deg).系统误差≤±3%。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

基于低温电流比较仪的微弱电流放大器设计

文章设计并制作了一款基于低温电流比较仪(CCC)的低噪声电流放大器，可以用于pA量级微弱电流的精密测量。该放大器由最大匝比2 000∶1的超导比例线圈、直流超导量子干涉器以及超导屏蔽等组成，建立了该放大器等效输入电流噪声、电流灵敏度以及反馈回路模型，在此基础上提出了降低放大器噪声和提高放大器灵敏度的方法。实验结果表明，CCC超导比例线圈与匝数为12的检测线圈的耦合系数可以达到0.61,当CCC电流放大比例为2 000∶1时，在1 Hz频率下，放大器的等效输入电流噪声为30 fA/Hz^0.5,电流灵敏度为4.71 nA/Φ₀,该放大器的性能在对峰峰值为6 pA的方波电流测试中得到了验证。     

干涉测距系统中的光程定位

提出一个由定位干涉仪和测量干涉仪两部分组成的光纤干涉距离测量系统,并采用标准长度光纤实现量程倍增以增大测量范围。文中重点讨论了用准单色光源脉冲电流调制干涉实现光程定位的方法及其精度,通过理论分析和仿真实验可知,定位重复性误差优于±1μm.     

多点法机床主轴回转准确度测量系统中的关键技术

本文研究多点法机床主轴回转运动准确度测量系统中的关键技术。以8阶Butterworth滤波器MAX291为核心改进了电容测微仪系统的动态测量电路,改进后的电容测微仪在±10μm的量程内,非线性误差最大不超过0.8%,重复性准确度优于0.15%,测量准确度优于0.1μm,频响范围达4.2kHz。研究了电容测微仪动态灵敏度及线形度的测试与标定方法。开发了符合方法要求的多路并行测量系统     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

基于多目标非支配解提取法的电力系统无功优化

针对传统的电力系统多目标粒子群优化算法采用权重系数法将多目标转化为单目标,从而忽视了各目标函数间的竞争关系这一问题,提出将非支配解提取法运用到电力系统多目标无功优化中,并设定了一套提取规则,以电力系统中的有功网损、电压偏差和电压稳定裕度为目标,使目标在充分竞争的情况下得出Pareto最优解,利用IEEE-14节点系统对多目标非支配解提取法的电力系统无功优化进行了仿真测试。研究结果表明,该算法一次运行可以得出多组非支配解,既有偏向单个目标的解也有兼顾所有目标的解,克服了权重系数法的盲目性和单一性,可使电力决策者根据实际问题选择最优解,具有较好的灵活性与多样性。     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection method and comparison in acoustic communication

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection algorithm and multi-user detector was proposed to solve the problem of multi-user signal detection problem encountered in underwater acoustic communication networks.In simulation analysis,RLS and the LMS blind adaptive multi-user detector were designed and tested for synchronous and asynchronous multi-user communication process.The results of SIR comparison and MMSE comparison show that,both of the two methods can realize blind adaptive detection when any user change in multi-user communication,during this process,the training communication sequences are not needed.The RLS algorithm has about 5 dB higher in SIR compared with LMS algorithm,and the convergence velocity of RLS algorithm is also higher than LMS algorithm when the communication users change.RLS algorithm has better ability in multi-user detection than that of LMS algorithm,and it has great attraction and guiding significance for solving the problem of multiple access interference(MAI) in multi-user communication.     

Robust Impedance Control of Robots Using an Adaptive Interaction Force Observer

For robot interaction control,the interaction force between the robot and the manipulated object or environment should be monitored.Impedance control is a type ...     

Research on key techniques of expendable conductivity temperature depth measuring system

This paper analysis the developing of expendable conductivity temperature depth measuring system(XCTD)and introduce its principle of measuring about temperature,salinity and depth of ocean.Some key techniques are put forward.According to the real needs of XCTD,conductivity sensor with high sensitivity is designed by principle of electromagnetic induce,the ocean conductivity from induced electromotive force has been calculated.Adding temperature correction circuit would help to reduce error of conductivity measurement because of sharply changing temperature.Advanced temperature measuring circuit of high precision and the constant current source is used to weaken effect of self-heating of resistance and fluctuation of the source.On respect of remote data transmission,LVDS is a good choice for the purpose of guarantee the quality of data transmitted and the transmission distance is reaching to thousand meters in the seawater.Modular programming method is also brought into this research aimed at improve the stability,reliability and maintainability of the whole measuring system.In February,2015,the trials in South China Sea demonstrate that the developed XCTD realize effective measurement at a speed of 6 knots and detection depth at 800 m.The consistency coefficient of the acquired data is greater than 0.99 and the success rate of probe launching is above 90%.