微型热敏剪应力传感器的温度补偿

微型热敏剪应力传感器在航空航天等领域有重要应用价值,然而基于热敏感原理的间接剪应力测量会引入流体环境温度的影响.结合热敏剪应力传感嚣的热交换模型,研究了流体环境温度变化的影响机理.分析了常用温度修正方法的应用局限性,设计了结合流体温度、从信号处理角度修正传感器输出的温度补偿方法,没有增加电路复杂程度,显著提高了测量精度.测试实验表明:当流体环境温度在10～20℃范围变化时,温度造成的输出信号偏移误差从原来的2％/℃降低到了0.5％/℃,证明了该方法的有效性.     

新型圆光栅测角误差补偿方法及其应用

在实际工业应用中,环境温度变化是便携关节式坐标测量机中旋转轴系测角精度的主要误差源。为了消除环境温度对旋转轴系测角精度的影响,本文提出了一种新型圆光栅测角误差补偿方法,即建立含有环境温度影响因子的圆光栅测角误差补偿模型。利用谐波方法建立在特定温度下的圆光栅测角误差补偿模型,利用多项式方法建立谐波系数与环境温度之间的函数关系。最后,以14℃下的实验数据为验证数据,分别代入到传统谐波误差补偿模型和本文提出的模型中。实验结果表明,相对于传统谐波误差补偿模型,使用本文提出的模型补偿后圆光栅的测角精度提高4倍左右,修正后的残差峰峰值在2″以内,能够有效地补偿10～40℃下圆光栅的测角误差。     

温度对交叉杆并联机床加工精度的影响分析

研究了环境温度对交叉杆并联机床加工精度的影响。采用闭环矢量法建立了该并联机床的运动学反解方程,并基于该方程通过优化算法建立了该机床的位姿误差模型,分析并比较了由环境温度变化引起的机床加工误差。研究表明,环境温度变化产生的驱动杆杆长误差相对较大,使得并联机床加工精度降低,由环境温度引起的机床加工误差在误差分析与补偿过程中是不可以被忽略的。为了提高并联机床的加工精度,必须对其工作环境温度进行控制或进行温度补偿。     

轴向温差对空间遥感器光学系统成像质量的影响

利用有限元分析计算了轴向温差对主、次镜面形的影响,对光学系统成像质量进行了评价。用PATRAN软件建立有限元模型,用NASTRAN/NT有限元分析软件完成温度场的分析计算。用Zernike多项式曲面拟合系数表示轴向温差对主、次镜面形的影响,通过ZEMAX软件分析对光学系统成像质量的影响,实现了热分析与光学分析的接口。结果表明:轴向温差不仅使光学系统产生像面位移—离焦,而且将产生各种像差,降低光学系统的成像质量,所以在调焦的同时,必须采取温控措施。最后给出了轴向温差具体的温控指标,主镜的轴向温差为0.8 ℃,次镜为1.0 ℃,主、次镜之间为3.0 ℃。     

机载成像系统像移计算模型与误差分析

研究了机载成像系统的像移及其对成像质量与相机分辨率的影响。为准确获取像移矢量,实现成像系统像移补偿,提出了一种基于坐标变换的机载成像系统像移计算模型。通过线性坐标变换,建立了从地面目标景物到成像系统像面的坐标变换模型,推导了地面目标景物在成像系统像面的解析表达式,根据坐标在相机积分时间内的变化来确定像移矢量。分析了成像系统像移误差的主要来源,讨论了载机轨道坐标、飞行姿态角和相机视轴角误差对像移计算结果的影响,采用蒙特卡罗方法分析和统计了像移计算误差。样本实验结果表明,在载机姿态角和相机摆角不变条件下,像移量与载机速度成正比,与目标距离成反比,像移误差随着参数误差的增加而增加,其中载机经度和纬度误差是影响像移计算误差的重要因素。结果显示本文方法对机载成像系统的像移补偿具有实用价值。     

小型长焦距光学敏感器主镜变形分析简

主镜作为光学敏感器的关键部件,其变形对光学系统的成像质量有着重要影响.现利用patran＆nastran有限元法模拟在不同预紧力下的主镜装配,分析其相应的轴向位移和镜面RMS值变化,结果表明：预紧力为900 N时的主镜变形能满足光学系统的成像质量要求,经实际装配检测后,光学敏感器调制传递函数（MTF）值达到设计要求.研究结果可指导同类型结构的装配.     

基于环境温度反馈的卡塞格林望远镜自动调焦

为了在望远镜设备探测过程中实时调节由环境温度变化引起的光学系统组合焦距偏离,建立了温度与成像焦点位置调节的对应关系.通过理论计算得出卡塞格林望远镜系统组合焦距变化与温度变化的关系,利用步入式可编程高低温箱设计了温度实验,得出系统单位温度焦点位置的变化量,并在实际工作环境下进行了二次标定,得出望远镜设备的离焦量为-0.1...     

温度补偿法在流量控制和标准气稀释中的研究及应用

分析了质量流量控制器中温度变化所引起的流量变化理论值与实际值之间的关系，提出一种实用的梯度温度补偿方法，即将环境温度划分为若干梯度，针对每一梯度配置不同修正系数，有效消除环境温度变化对标准气配气仪精度的影响。实验结果表明，该方法解决了环境温度的干扰问题，保证了流量控制及标准气稀释的精度，为其它温度敏感设备提供了参考。     

液体质量流量计放大电路温度漂移补偿方案

为了满足液体质量的准确测量,提出了一种新的小信号温度补偿设计方案.采用高精度的差分输入信号电桥电路,选用AD8429超低噪声、低温漂、高共模抑制比仪表放大器,设计带有温度补偿的温差小信号两级放大电路,通过对芯片温度和环境温度的双重温度考虑,采用铂电阻Pt100,对其进行特殊处理,将其附着在主芯片AD8429上,能够及时感应芯片以及环境温度的变化.测试结果表明,该方案可行,提高了液体质量测量精度,具有一定的实用性.     

自适应环境温度变化的压力式温度仪表的研制

针对如今的市场对压力式温度仪表的精度和操作简洁性有了更高的要求,提出了一种毛细管补偿方法来解决环境温度变化对压力式温度仪表精度的影响。该补偿的原理是在测温系统中置入一个反向偏转机构,反向偏转机构连接一根新增的毛细管,当外部环境温度变化时引起毛细管中感温介质的压力变化,压力变化通过反向偏转机构带动指针的偏转来实现反向补偿。通过传动机构与弹簧管理论分析证明该补偿机构的有效性,并经实验对比了带补偿机构与无补偿机构测温仪表的测量误差,分析得出带补偿机构的温度仪表能使测温仪表的精度得到较大的提高。     

压缩机频率对R410A/R410A复叠式热泵系统性能的试验研究

通过搭建R410A/R410A复叠式热泵系统试验台对比了在改变高温级或低温级压缩机频率下热泵系统性能的的变化情况,结果表明:在同一工况下,压缩机频率由50 Hz增加到80 Hz,高温级压缩机频率改变时的最小复叠温差仍大于低温级压缩机频率改变时的最大复叠温差;在系统运行未达到最高COP时,增加低温级压缩机频率所带来COP...     

运动补偿成像光谱仪地面分辨率特性及望远系统焦距的选择

对于运动补偿增加成像光谱仪能量积分时间的情况,首先推导出了其地面分辨率和望远系统焦距选择的一般表达式,其次,据此进行了具体计算。结果表明,运动补偿成像光谱仪地面分辨率与指向反射镜转角成反比关系,即：转角大时地面分辨率低,反之亦然;需要综合应用需求、系统质量、体积等指标,来选取合适的望远系统焦距。     

Hα和白光望远镜的热光学试验

Hα和白光望远镜(HWT)是中国空间太阳望远镜(SST)有效载荷之一,为研究HWT的光学性能受温度环境的影响,在进行地面观测工况下温度场测量和数值模拟的基础上,确定了热光学试验的温度控制工况,建立了一套热真空状态下的光学性能检测系统.该热光学试验系统由被测光学系统、真空系统、温度测量和控制系统以及波前检测系统组成.研究了系统中光楔镜结构、副镜结构、主镜结构、准直镜结构和成像镜结构这5个关键部位在不同温度控制工况下的光学性能.试验结果表明,在副镜结构温度不高(低于40 ℃)的情况下,HWT望远镜在地面观测工况下的光学性能约为λ/8,可以满足λ/6的设计要求.以HWT为研究对象,实施了Hα和白光望远镜的热光学试验过程,实现了对不同温度控制工况下的HWT系统进行光学性能检测,探索的热光学试验思路和方法也适用于其它太阳观测光学望远镜.     

环境对大口径SiC轻量化主镜视宁度的影响

由于地基大口径望远镜主镜视宁度与望远镜系统成像质量相关,本文研究了环境对主镜视宁度的影响。理论分析了影响主镜视宁度大小的因素,得出主镜视宁度会随主镜表面和环境之间温差的增大而增大的结论。利用有限元法分析了自然对流和吹风条件下主镜的温度变化和温度分布;最后通过相应工况条件下2mSiC轻量化主镜的温度测试实验对仿真分析结果进行了验证。实验结果显示:在初始温差为6℃的无风自然对流情况下,主镜与环境达到温度平衡约需4h;而在初始温差为8℃的吹风情况下,主镜与环境达到热平衡仅需1.5h。分析和实验结果表明:采用强迫对流热控措施可快速而有效地将主镜视宁度控制在合理的范围内,可获得更多的望远镜观测时间,同时保证大口径望远镜系统的成像质量。     

空间光学镜头可适应边界温度的CAE计算方法

提出了空间遥感器温度场的描述方法,建立了某空间遥感器光学镜头的热光学分析模型,计算得到了该空间光学遥感器温度水平和温差要求的热控指标。在对遥感器在轨运行热载荷状态进行假定描述的基础上,用有限元方法进行了温度场及热弹性变形分析,得出假定温度载荷作用下光学遥感器各光学表面的变形量及刚体位移量。利用Zernike多项式进行波前差拟合,得到Zernike多项式系数,代入光学系统,利用CODEV光学计算软件计算热载荷作用下光学镜头的传递函数(MTF)。通过迭代,得到光学系统满足传递函数指标＞0.4要求的各温度场临界值,完成了从光学指标到热控指标的转换,避免了热控设计的过设计或设计不足, 可以在设计方案阶段作为遥感器结构的热适应性设计的参考,同时为制定合理的热控设计指标提供数据依据。     

大口径光学望远镜油垫非线性干扰的检测与抑制

研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因;综合采用加速度计法和编码器法,精确测得了油垫的非线性干扰频率;通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换（FFT）曲线,提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后,采用Notch数字滤波器,将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时,可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后,给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5 m天文望远镜的实验结果表明：通过检测并抑制油垫0.825 Hz的主要干扰,望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下,方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″,PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置,该方法灵活、简单、通用性好。     

光电跟踪系统Φ1000mm主镜的装调

1 000mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量,本文对主镜的装调技术进行了研究。首先,对影响主镜面形精度的误差进行分配;其次,结合具体的主镜支撑结构的形式,采用典型装调方法对800mm口径主镜进行详细的装调研究,实时测得主镜的面形精度;最后,综合分析产生装调误差的来源,提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40,在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。     

大口径空间相机像质的微振动频率响应计算

由于大口径空间相机对空间环境变化和卫星内部振源引起的微振动十分敏感,本文研究了影响成像质量的微振动频率响应的计算方法,以改善相机的在轨动态成像质量。该方法通过实际光学模型取代线性光学模型,建立微振动光机集成模型,从而计算影响成像质量的微振动频率响应。首先,建立大口径空间相机有限元模型,进行结构频率响应计算,得到采样频率点的光学表面节点位移和相位。然后,通过蒙特卡洛分析方法,建立微振动光机集成模型,以均方根光学系统动态传递函数和视轴漂移衡量大口径空间相机动态成像性能。最后,研制了大口径空间相机力学样机,对其进行了振动试验,验证了有限元模型的正确性。试验结果表明仿真结果与试验结果接近,误差均在5%以内,满足大口径空间相机动态成像质量分析的要求。     

离轴三反空间光学望远系统杂散光分析

以点源透过率（PST）为评价标准,给出了一种离轴三反空间望远系统的杂散光分析结果。通过建立系统的实体模型,确定了一次、二次散射路径,采用改进型的蒙特卡洛法,对 20°间离轴角分别进行光线追迹。对模型的分析结果表明,系统杂散光产生的主要因素为一次散射,与光学系统结构密切相关。 0.1°离轴角PST分别等于3.56和4.02, 20°离轴角PST等于6.63×10-5和4.48×10－5,可通过减小镜面散射率进行改进。与离轴两反望远系统相比,三反系统的杂散光水平在大离轴角时偏大1到2个数量级,但满足使用要求。     

衍/折射光学系统校正二级光谱的研究

将衍射和折射光学元件结合,对星载用宽光谱(420.0～900.0nm)、长焦距(450mm)望远物镜的二级光谱进行了校正,计算了衍射透镜的结构尺寸和望远镜系统的像差.计算机模拟结果表明:采用衍/折射混合校正后的望远物镜的二级光谱不大于0.08mm,轴上点的位置色差也很小,实现了复消色差,光学传递函数也基本接近衍射极限.所设计的整个系统可以满足实用要求.