非牛顿流体流变学特性测试与建模

利用实验力学、光学、机械、计算机控制技术和数字处理技术对非牛顿流体的流变学特性进行精密测量的方法,解决了非牛顿流体从高剪切到低剪切全程扫描测量,并对流体的粘性定律和运动规律进行了数据建模。     

A switchable dual-wavelength erbium-doped fiber laser based on saturable absorber and active optical fiber ring filter

We propose a specific aspheric cylindrical optical system to transform Gaussian beam to flat-top and rectangular beam. The Gaussian beam shaping system is composed of dual orthogonal aspheric cylindrical lenses. The principle of shaping Gaussian beam is studied theoretically. The mapping function of arbitrary rays in an incident plane and an image plane is deduced based on the law of energy conservation, and the real ray tracing method is adopted to design the shaping system. Finally, the lens system is processed by single point diamond turning techniques. Testing results indicate that the system achieves the theoretical expectation, and the uniformity of flat-top and rectangular beam is 88.2%. The method is not only simple but also practical.     

固体浸没式红外超表面透镜设计

红外焦平面阵列在各类红外成像系统中发挥着巨大的作用。为提升红外焦平面的工作温度、量子效率和灵敏度,通常使用微透镜阵列作为红外焦平面的聚光器。当前微透镜阵列的制作材料通常与红外探测器材料不同,因此在集成装配时需要额外的工艺手段,工艺难度较大且效率较低。利用微纳光学超表面技术体系,可以在红外探测器衬底材料上直接制作平面式的固体浸没型微透镜阵列,实现前置微透镜与红外焦平面的单片集成。文中以红外探测领域最有潜力的锑化物Ⅱ类超晶格红外探测器为应用目标,设计了一种基于GaSb衬底的固体浸没式红外超表面透镜。设计的超表面透镜在中波红外波段工作,能适用于所有入射偏振。器件设计焦距为100 μm,理论上在目标波长下的最高聚焦效率达到70.7%,数值孔径(NA)达到1.15。该设计可以推动微透镜阵列向扁平、超薄、轻量的方向发展,简化微透镜阵列与红外焦平面阵列的集成工艺,有望提升红外焦平面的探测效率,并降低制造成本。     

基于Stribeck摩擦模型的特大齿轮在位测量中姿态调整系统的仿真研究

为了深入研究特大齿轮在位测量系统中的三维平台姿态调整伺服系统的控制方法,对三维平台姿态调整伺服系统的控制及其Stribeck摩擦模型进行了详细的描述。运用MATLAB对其PID控制进行了仿真研究。在跟踪正弦轨迹的仿真结果中可以看出PD控制能够取得较强好的跟踪性能,能够对本系统进行较精确的控制。     

基于递推最小二乘的荧光补偿参数辨识方法

研究流式细胞仪样本检测数据的荧光光谱重叠补偿问题.针对全矩阵补偿算法中补偿矩阵参数的获取,提出了一种使用多变量系统的递推最小二乘算法辨识补偿矩阵参数的方法.在全矩阵补偿方法的基础上,用单染色荧光光谱线性和对多染色荧光实际测量光谱进行近似,并使用多变量系统的递推最小二乘算法辨识系统参数获得补偿矩阵的元素.仿真结果表明,利用多变量系统的递推最小二乘算法进行荧光补偿与一般最小二乘算法相比,补偿结果的CV值相对误差在2％以内,进而验证了所采用的算法的有效性与可行性.     

量子级联激光器热仿真与分析

针对大功率量子级联激光器对高散热能力的迫切需求,文章通过有限元法建立了常见器件结构的二维散热模型。在设置的热沉温度为293 K、波长为8.3μm、波导宽为8μm、发热功率为12.4 W的器件模型中,研究了不同器件散热结构和封装结构对量子级联激光器的温度及热通量分布的影响,进而评价器件的散热能力。结果表明,正焊无电镀金双沟道脊器件、正焊有电镀金双沟道脊器件和倒焊器件的最高温度分别为546,409和362 K。在掩埋异质结器件中,正焊无电镀金器件、正焊有电镀金器件、倒焊器件的最高温度分别为404,401和361 K。与使用铜底座相比,使用金刚石底座的掩埋异质结倒焊器件有源区的最高温度为355 K。对模型热通量分布进行了分析,发现掩埋异质结器件的热量分布更加均匀,有源区温度更低,这表明掩埋异质结更适合高功率器件。     

基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算方法

针对传统的载荷标定方程计算机翼蒙皮载荷精度低的问题,提出了一种基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算新方法。考虑真实机翼蒙皮受力复杂,首先建立了机翼蒙皮试验件模型,使用Ansys仿真软件对试验件进行有限元分析,获得应变与载荷仿真数据,并对仿真数据进行数据清洗与预处理;其次,构建深度神经网络模型,将应变与载荷作为神经网络模型的输入与输出值,采用Adam算法优化提出的载荷计算模型;最后,在测试集上对载荷值进行预测,使用平均相对误差与绝对值差作为评价指标。实验结果显示,基于深度学习的载荷计算方法在小载荷数据上平均绝对误差为0.081 N,在正常载荷数据上的平均相对误差为0.063 8%;与传统载荷计算方法比较,本文提出的新方法计算的载荷精度明显优于传统方法。     

基于ZEMAX的流式细胞仪光束整形系统研究

光束整形技术是流式细胞仪中的关键技术之一,针对这一难点,提出了一种以弥散圆半径作为优化函数的基于ZEMAX的流式细胞仪光束整形系统研究方法,分析并计算了光束整形系统的相关参数,推导了非球面整形技术成像理论,并针对双柱透镜光束整形系统进行了仿真和优化设计,设计了实物模型,搭建了实验系统,对此设计的可行性进行了验证。结果表明,本方法可在保证激光光斑成形的前提下,简单、快速、全面直观地实现光束整形系统的优化设计,减小了细胞偏移中心线带来的误差,从而提高了光强的利用率和分辨率。     

遥感航天器在轨结构微变形光纤监测技术发展综述

对地、对天观测航天器在深空和极地探测、军事侦查、国土资源测绘、地质与农业灾害监测、海洋观测、气象观测和环境监测等系关国民经济社会发展的重要领域都发挥着关键作用。遥感航天器在轨结构受空间极端温度变化、重力、碎片冲击和疲劳等因素作用会产生微变形,在轨微变形监测对保障遥感航天器功能指标实现和系统可靠性及寿命有重要作用。光纤监测技术被视为最具潜力的遥感航天器在轨监测技术之一,经过近30年来的研究发展,正在从实验室研究向工程应用演进,但是目前存在若干问题限制了该技术的应用发展,亟待探讨解决方法。为此,梳理了遥感航天器结构微变形监测的主要技术,分析了光纤监测的主要技术类型、技术优缺点、微变形场重建算法、在轨适用性和典型应用案例,指出了需要研究解决的关键问题和未来发展方向。     

CO2激光刻写长周期光纤光栅与光纤MZ结构的双参数传感特性

为了实现温度与应变的双参数高精度传感测量,提出了一种CO2激光刻写长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）与光纤马赫-增德尔（MZ）干涉型结构的光纤传感器,利用CO2激光刻写制作LPFG并利用错位熔接法制备光纤MZ结构,将二者级联并实时监测温度及应变变化时的透射谱变化,研究了其传感原理并验证了其温度及应变传感特性。实验结果表明:该双参数光纤传感器的LPFG仅对温度敏感,MZ干涉结构对温度和应变都敏感;在温度范围35~70℃时,LPFG特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度39.17 pm/℃;MZ干涉结构特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度为37.50 pm/℃;当应变范围0~450 时,MZ干涉结构加载灵敏度4.01 pm/,卸载灵敏度为4.24 pm/。为温度和应变的实时测量提供了一种灵敏度高、线性度好的光纤传感器。