电磁轨道炮运行阶段系统发射效率和电枢出膛动能研究

为了研究电磁轨道炮运行阶段关键参数对系统性能的影响,基于发射过程快速求解方法和触发策略自动计算方法,采用参数扫描的方式分析系统发射效率和电枢出膛动能随电枢质量、准备使用的脉冲形成单元(PFU)数、PFU电容预充电压和轨道电流波动幅度的变化趋势,并采用遗传算法求解发射效率和电枢出膛动能的单目标最优解和双目标Pareto前沿。总体而言,系统关键参数变化时,发射效率和电枢出膛动能均呈单峰变化趋势,并且彼此制衡。该研究方法和结论,对于在不同发射需求(即不同系统参数)下研究系统性能的变化趋势、实现发射效率和电枢出膛动能的双目标最优,有积极的指导意义。     

斜拉索表层断丝缺陷漏磁检测圆环阵列传感器

针对直径95 mm的斜拉索,建立了三维磁偶极子模型,计算分析了断丝缺陷圆截面的均布磁荷在三维空间形成的漏磁场,重点讨论了单根断丝形成的轴向漏磁场分量在空间的分布规律。构建了轴向漏磁场分量扫查系统,实验验证了模型对单根断丝漏磁场计算结果的准确性。采用-6 d B阈值法确定了轴向漏磁场分量在圆周方向的有效扩散角度约为±6°,以此确定了圆环阵列漏磁传感器的最低阵元数量为30。研制了适用于斜拉索表层断丝缺陷检测的圆环阵列传感器,在提离距离为8 mm的条件下实现了斜拉索表层多处断丝缺陷的扫查成像与定位,并对比分析了阵元数量对成像质量的影响。为研制大直径斜拉索表层缺陷漏磁检测圆环阵列传感器提供了方法借鉴。     

钢板缺陷的磁致伸缩SH0模态导波扫查传感器

研制了一种具有优化检测线圈和高激发效率的传感器。通过在矩形截面检测线圈内布置导磁性屏蔽层,减小矩形线圈上、下导线形成的动态磁场的相消程度,在降低线圈高度的同时保持线圈的导波检测能力;采用U型永磁磁路对铁钴合金带材进行恒定磁化,提升传感器的导波激发效率,采用有限元仿真优化了永磁磁路的磁极间距和高度;利用研制的扫查传感器在含缺陷钢板中进行了测试。结果表明:相比剩磁状态,永磁磁路磁化时传感器对回波信号的检测能力明显提升,扫查过程中检测信号波形峰峰值的变异系数小于91.%,具有良好的稳定性。     

基于微磁检测技术的钢杆淬硬层深度定量预测

为将微磁检测原理应用于钢杆淬硬层深度的定量检测,设计了可同步检测切向磁场强度时变信号、磁滞回线和巴克豪森噪声信号的多功能传感器,从3类微磁信号中提取出共8项特征参数用于淬硬层深度表征.基于逐步回归方法,筛选出显著水平小于0.07的4项微磁特征参数(即矫顽力Hc、切向磁场强度时变信号的3次谐波幅值A3和谐波畸变因子K、巴克豪森噪声信号蝶形曲线的参数H_(cm)),建立了四元线性回归预测模型.该模型对淬硬层深度的预测平均误差仅为3.87%.上述基于多功能传感器的微磁检测方法,可以推广应用于铁磁性杆类构件表面硬化层深度的定量检测.     

电容储能型脉冲电源分时分段触发策略自动计算方法

提出一种基于Matlab数值计算平台、针对电磁轨道炮发射过程的快速求解方法,并以此为基础提出一种兼具准确性和普适性、针对电容储能型脉冲电源分时分段触发策略的自动计算方法。首先给出电磁轨道炮的电路模型,给出发射过程中各机电物理量的表达式;其次阐述发射过程求解方法所采用的离散时间步长思想、电源负载解耦思想和具体实现方法;进而阐述触发策略的确定依据和计算方法的具体实现;最后以一个具有典型代表性、初始储能为4 MJ的系统为例,通过对比Simplorer仿真结果,验证上述方法的可行性和准确性。结果表明,自动计算方法得到的触发策略能够使导轨电流波形呈近似平顶波,快速求解方法得到的电枢出膛速度与Simplorer仿真结果之间的相对误差低于3%,验证了该方法的有效性。     

基于气体基压电复合材料的线聚焦空耦超声传感器研制与应用

空气耦合式超声检测技术因具有非接触、无损伤等特点,被广泛应用于材料的非接触检测。本文从晶硅太阳能电池的实际检测需求出发,设计并制作了一种气体基线聚焦空气耦合（空耦）式超声传感器,与传统的聚合物基空气耦合（空耦）式超声传感器相比,气体基线聚焦空耦传感器利用了3D打印技术将聚合物基框架改进为镂空结构,进一步降低了压电复合材料的声阻抗。所研制的传感器中心频率约为150 kHz,聚焦半径为20 mm,孔径为28 mm。对传感器进行了激励接收性能测试,并采用空耦超声Lamb波检测技术,对含有裂纹缺陷的单晶硅太阳能电池片进行非接触式检测,通过分析接收信号的幅值信息并利用相关系数法,完成了对裂纹缺陷的检出和定位,实现了气体基线聚焦空耦传感器在缺陷检测中的应用。     

SVC平衡控制方法及其所需信号的检测

本文探讨了静止无功补偿器（SVC）在三相对称和不对称、电压电流波形有畸变情况下的平衡控制方法和控制信号检测的方法。对于控制所需要的信号，包括电压和无功电流的有效值、无功功率和功率因数等，给出了基于瞬时功率理论的信号检测方法。对所提出的方法进行仿真并将该方法应用于近期研制的SVC样机的设计，结果表明，它们是快速有效和准确的，具有实际的工程应用价值。     

SVC控制所需信号的快速检测方法

为提高SVC控制器的响应速度,探讨了SVC控制中所需要的信号,包括电压和无功电流的有效值、无功功率和功率因数等的检测方法.针对SVC在三相负载平衡和不平衡两种补偿方式,给出了分别基于瞬时功率理论和三角函数运算的信号检测方法.后者为基于瞬时值对三相信号作对称分量法分解提供了简单有效的途径.仿真结果以及在近期研制的SVC样机上的应用都表明,这两种方法是快速而准确的,具有很好的工程应用价值.     

电感储能型线圈炮系统的建模和参数优化

建立了包括驱动线圈、弹丸以及驱动线圈与弹丸之间耦合关系的单级脉冲感应线圈炮系统的模型.利用MATLAB对系统特性进行了仿真,通过分析系统各主要参数对发射弹丸的影响,得到了一些对线圈炮设计有指导作用的结论.在此基础上对线圈炮部分参数进行了优化设计,搭建了小型实验系统并进行了发射实验,验证了上述模型和分析的正确性.