大口径精密光束扫描装置

高精度光束扫描、对准和跟踪是精密测控领域中的技术难点.基于棱镜偏摆角和光束偏离角存在百倍量级减速比的关系,提出采用级联正交偏摆双棱镜实现高精度光束扫描方案,并完成装置的研制,实现了大范围内精确控制光束偏转的要求.介绍装置的主要工作原理,给出设计指标和计算结果,接着介绍装置的机械结构、控制系统以及集成设计,分析前后棱镜变形和振动模态等问题,最后对装置进行试验标定.结果表明,扫描光束的俯仰角和方位角范围均达到1400 (rad,光束的扫描精度优于0.8 (rad,满足设计要求.装置的研制对于解决高精度的光学动静态跟瞄具有重要的工程意义.     

LED阵列式紫外固化光源光学系统设计

设计了一种新型的LED阵列式紫外固化光源系统,该系统主要包括多路可控恒流源,紫外LED空间阵列及光学系统等,其中紫外LED空间阵列结构提高了光源的辐照度和均匀性。在分析光源结构的基础上,对其光学系统进行了设计,给出了LED空间阵列光学系统的设计方法和设计实例,并利用Light Tools光学仿真软件对其进行了模拟。结果表明:采用该光学设计方法得到的空间阵列辐照系统,其紫外辐照度可达200 mW/cm²,辐照面上光强分布均匀稳定,能够满足紫外光固化过程对光源的指标要求。     

全孔径背向散射诊断光学系统

基于新的激光聚变驱动装置的需要,设计了全孔径背向散射诊断光学系统并介绍了光学设计中涉及的若干关键技术。采用低反射率的楔形反射镜衰减背向散射光能量,降低后继元件对光学薄膜损伤阈值的要求。通过缩束镜缩小光束口径,减小光学元件尺寸;同时采取折叠光路结构来缩小系统体积。对空间滤波器和光学滤片进行组合,屏蔽了打靶倍频光干扰及不同散射类型的相互串扰。采用光学白板对色散严重的背向散射光进行漫反射匀化,使光谱测量系统获得完整的光谱信息。最后,选取抛物面为空间分布成像目标面,通过分析空间分布成像光束的结构设计了成像镜头。设计的诊断光学系统具有散射时间测量、光谱测量、空间分布成像、能量测量等功能,光学测量模块尺寸为1.9m×0.9m×1.5m。该全孔径背向散射诊断光学系统在新的激光聚变驱动装置中具有潜在的应用价值。     

RH精炼装置顶枪系统控制设计

顶枪系统是RH精炼装置对真空槽进行补充加热的重要设备,论文给出了顶枪系统的功能和仪表流程,详细分析了顶枪枪体、顶枪升降装置、顶枪阀站的控制方案,给出了精炼装置控制系统总体结构、顶枪系统PLC控制设计方案和上位机监控画面,该控制方案可提高RH精炼装置生产效率、控制可靠性和稳定性。     

二维快速控制水冷反射镜装置设计

为了进一步精确控制激光发射方向,减少反射镜热畸变以提高光束质量,设计了一种新型二维快速控制水冷反射镜装置.根据高功率激光反射镜的设计和制作原则,对反射镜的材料性能进行了分析,采用主动水冷铜镜来减小镜面热畸变使镜面变形控制在0.1 μm以内.然后,分别从机械结构、驱动器和控制系统、角度检测元件3方面设计了反射镜装置,其x-y轴框架式的机械结构形式,可减小反射镜的冷却水管对轴系回转精度的影响,使回转精度＜2″.实验测试结果表明,二维快速控制水冷反射镜装置工作稳定、可靠,控制光束稳定的精度＜1″,可满足对激光传输方向的精确实时控制和对光束整体倾斜方向进行校正等要求.     

基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法研究

本文提出了一种基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法,在结构中央布置环形压电传感器阵列实现对结构的全方位扫描监测,消除了主动Lamb波空间滤波器监测方法中盲区及远场对监测效果的影响。环形阵列由直径方向不同角度的4个线阵组成,每个线阵采用主动Lamb波空间滤波监测方法对结构损伤进行监测、成像,各阵列成像结果通过PCA-小波变换进行融合对损伤位置进行判别,从而实现结构全方位损伤扫描监测,消除单个阵列损伤监测的盲区、远场及虚假成像等影响,进而获得更加准确的损伤监测结果。通过实验研究,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于并联型单周控制的有源电力滤波器的设计

单周控制具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点.文章对单周控制的基本原理及其结构进行了介绍,同时分析了基于单周控制的三相三线制有源电力滤波器的数学模型,并运用Matlab软件对系统中电流补偿前后进行了分析.     

光纤Bragg光栅阵列的光时域反射探测技术研究

本文研究了采用光时域反射技术对串联光栅阵列的反射功率进行探测的新方法。在实验研究的基础上,对高反射率光栅在光时域反射测试系统中的“假峰”和“谐振峰”现象的产生根源进行了分析,并提出了适合于光时域反射测试系统的光栅反射率的具体要求。此外对光时域反射测试技术的空间分辨率、复用数量进行了分析,给出了综合考虑多种因素的光栅传感阵列的布置方案。光时域反射探测技术是一种新颖的光栅阵列测试技术,与传统的波长测试系统相比,可从时分复用角度大大增加复用数量。     

多幕阵列结构对立靶测试精度的影响研究

深入分析多幕阵列式精度立靶的测量精度,针对现有多幕阵列结构存在问题,分析并论证一种新型的多幕阵列结构和弹道估计算法。给出运用MATLAB进行弹丸飞行轨迹外弹道仿真与计算的运算结果,并将计算结果与气枪实弹试验结果进行对比。结果证明:阵列结构对测试系统精度存在显著的影响,新的改进结构可有效提高仪器的测试精度。     

可程控任意组合编码波形发生器的设计与调试

本文提出了一种基于HDPLD的可程控多位任意组合编码波形发生器设计新方案。该方案巧妙地运用一种控制计数器和便于扩展的PS移位寄位器阵列,通过微机或单片机控制,实现了多位任意组合的编码脉冲波形输出。文中对实际调试出现的问题进行了分析,给出了解决的办法。测试结果表明,该编码波形发生器设计合理,实用稳定。     

一种基于STC89C516RD+的数字式电子桌面秤

开发了一种新型的数字式电子桌面秤。系统中采用了双孔弹性梁作为其弹性敏感元件,以STC89C516RD+作为中央控制器,基于层次式设计思想和Altium Designer平台进行数据采集硬件系统设计,选用C语言编制了数据处理软件。叙述了数字式电子桌面秤的系统工作原理及其架构,机械关键部件、数据采集及处理软硬件子系统的设计要点,给出了软件流程图和系统测试数据。根据GB/T 7723—2002《固定式电子秤》测试和标定表明,该系统不仅架构简单、操作灵活、巧妙节能,而且具有较强的电磁兼容性,所有称重技术指标均达到国家标准III级等级。     

国内外规范中铝合金焊缝形式对强度及疲劳的影响分析

随着铝合金材料逐步用于重大结构件,对其安全性能分析日趋重视,特别是对于焊缝部位的关键设计尤为重要。文中基于国内外主要的铝合金设计规范,对铝合金结构的对接焊缝和角焊缝两种焊缝形式的构造进行比较,并对考虑热影响区软化作用下的焊接材料及铝合金构件强度及疲劳强度进行分析对比,说明不同规范对于铝合金结构焊缝形式设计计算的要点和区别,最后以大跨距铝合金栈桥的设计为例进行说明。     

Key techniques and applications of adaptive growth method for stiffener layout design of plates and shells

The application of the adaptive growth method is limited because several key techniques during the design process need manual intervention of designers. Key techniques of the method including the ground structure construction and seed selection are studied, so as to make it possible to improve the effectiveness and applicability of the adaptive growth method in stiffener layout design optimization of plates and shells. Three schemes of ground structures, which are comprised by different shell elements and beam elements, are proposed. It is found that the main stiffener layouts resulted from different ground structures are almost the same, but the ground structure comprised by 8-nodes shell elements and both 3-nodes and 2-nodes beam elements can result in clearest stiffener layout, and has good adaptability and low computational cost. An automatic seed selection approach is proposed, which is based on such selection rules that the seeds should be positioned on where the structural strain energy is great for the minimum compliance problem, and satisfy the dispersancy requirement. The adaptive growth method with the suggested key techniques is integrated into an ANSYS-based program, which provides a design tool for the stiffener layout design optimization of plates and shells. Typical design examples, including plate and shell structures to achieve minimum compliance and maximum bulking stability are illustrated. In addition, as a practical mechanical structural design example, the stiffener layout of an inlet structure for a large-scale electrostatic precipitator is also demonstrated. The design results show that the adaptive growth method integrated with the suggested key techniques can effectively and flexibly deal with stiffener layout design problem for plates and shells with complex geometrical shape and loading conditions to achieve various design objectives, thus it provides a new solution method for engineering structural topology design optimization.     

大射电望远镜舱索粗调控制系统软硬件设计关键技术研究

介绍了大射电望远镜馈源支撑与指向跟踪系统中舱索粗调系统的软硬件设计,重点分析了控制硬件的总体设计方案和专用六通道脉冲发生卡的设计思想,以及控制软件设计中的数据缓存和中断服务程序处理等几个关键技术及其实现方法。     

光学系统中杂光分析

光学系统的杂散光极易在系统内形成多个鬼像 ,这不仅严重影响光束质量和传输特性 ,并可能对系统光学元件造成永久性损伤。提出了一种基于光线追迹基础的分析光学系统杂光影响的有效方法 ,建立适合各类光学系统杂散光及鬼像分析的数理模型。编制了专门的杂散光分析软件 ,通过计算机光路模拟 ,对光学系统中的鬼光束进行全面、系统分析 ,可得出系统鬼像及关键元件处的能量密度 ,从而在光学系统设计阶段排除鬼像的潜在危害     

基于CAN总线行星探测车试验台测控系统的研究

介绍了行星探测车试验台测控系统的软硬件结构、特点及功能、实验室现有的行星探测车实验台的机械结构,并对测控系统的功能模块组成,各模块的工作原理,硬、软件设计及它们的实现方法进行了探讨和论述。详细分析了利用VC#（VisualC#）语言实现了相应程序的编制和人机界面的制作以及SQL数据库的基本结构。实验证明该系统有很好的控制性能,精确度高、可靠易操作。     

基于LabVIEW面向对象的TOF-SIMS仪器控制软件

飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）作为一种重要的表面分析工具被广泛应用,本研究为其开发了一套仪器控制软件。基于LabVIEW面向对象方法建立了仪器部件控制类库,结合消息驱动机制完成了软件结构设计。所开发的软件能够实现对离子光学系统、真空系统和三维样品台等仪器子系统的部件控制。应用该软件控制仪器进行了锆石样品的TOF-SIMS实验,完成了锆石样品谱图的获取,结果表明,该软件能够满足仪器对控制软件的要求。此外,软件结构具有良好的可重用性和可扩展性,以及硬件更改对软件影响小等优点,该软件设计方法可用于类似仪器控制软件的开发。     

基于单片机的磁控溅射稳压开关电源设计

磁控溅射真空镀膜技术与传统的化学电镀技术相比,具有环保、降耗、减排等优点,磁控电源是这种镀膜装置的关键部件之一。该文研究和设计了以高频开关电源技术为基础的高效率、大功率磁控稳压电源。文中介绍了主电路、控制电路的原理设计,用Matlab仿真软件搭建了电路模型,并进行了仿真实验,在此基础上完成了硬件电路、软件程序设计。通过AT89C51单片机实现了在不同工作方式下电源输出电压和电流的调节。实际应用证明该电源具有恒流控制效果好,可靠性高,工作稳定等优点。     

DSP在随钻井下管柱参数测量系统中的应用

为了了解钻井管柱在井下的真实状况,本文设计了一种用于井下高温、高压环境的随钻井下管柱参数测量系统,解决了井下工作环境恶劣、对元器件要求高、节能等技术难题,并详细介绍了系统组成、主要技术指标、软硬件设计以及TMS320LF2407A数字信号处理器的特点。     

门式起重机参数化设计系统关键技术研究

在分析门式起重机基本结构的基础上,提出了基于模板的门式起重机参数化设计新思想。以VB为开发工具,利用Access作为数据库管理软件,SolidWorks2007为开发平台,实现了门式起重机参数化设计系统。就系统所采用的关键技术进行了研究,包括模板的定制、零件建模与装配、关键零件干涉检查和工程图调整技术。应用结果表明,系统提高了企业工作效率,大大缩短了门式起重机设计开发周期,为企业快速满足市场需求,提供了新的途径。