衰荡光腔温度控制研究

研制出一套光腔衰荡光谱中的温度控制系统。首先,设计了内壁带有硅胶加热片的控温箱体,将光腔置于箱体中并模拟内部温度分布;然后,对箱体进行有限元分析及参数化扫描,得到最优化情况下加热片的分布及功率大小,保证光腔通光部分温度的均匀性;根据仿真结果完成实际控温箱体和加热片的加工,以比例积分微分（PID）控制算法为核心,设计包括温度采样模块、控制模块、驱动电路模块等在内的硬件电路系统,开发相应的控制算法,精密控制光腔内部的温度变化,实现衰荡光腔通光部分8 h内温度变化标准差不超过0.01 ℃。     

微米、纳米尺度测量环境的温度测量和控制技术

真空法和空调法是精密测量环境温度高稳定度和均匀度的主要构建方法.讨论了多热源温场控制的解耦问题,考虑到空气温度控制模型的复杂性和非精确性,依靠先验知识的不完全解耦方法仍将在工程应用中居于主流地位.高精度温度测量一般依赖于测量精度高的铂电阻等温度传感器完成,但自然对流条件下的空气流动性差,应考虑热电阻工作中的自热现象.热电偶和石英温度传感器可能是该条件下温度测量的一种可考虑的选择.     

Review Nano and macro-structured component fabrication by electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD)

The objective of this paper is to demonstrate the versatility of electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD) technology in engineering new materials with controlled microstructure and microchemistry in the form of coatings. EB-PVD technology is being explored in forming net-shaped components for many applications including space, turbine, optical, biomedical and auto industry. Coatings are often applied on components to extend their performance and life under severe environmental conditions including thermal, corrosion, wear, and oxidation. In addition, coatings have been used in designing and developing sensors. Performance and properties of the coatings depend upon its composition, microstructure and deposition condition. This paper presents recent results of various materials including ceramic, metallic, and functionally graded coatings produced by EB-PVD. Simultaneous co-evaporation of multiple ingots of different compositions in the high energy EB-PVD chamber has brought considerable interest in the architecture of functional graded coatings, nano-laminated coatings and designing of new structural materials that could not be produced economically by conventional methods. In addition, high evaporation and condensate rate allowed fabricating precision net-shaped components with nanograined microstructure for various applications. This paper will also present the results of various metallic and ceramic coatings including chromium, titanium carbide (TiC), hafnium carbide (HfC), tantalum carbide (TaC), hafnium nitride (HfN), titanium-boron-carbonitride (TiBCN), and partially yttria stabilized zirconia (YSZ), and HfO₂-based TBC coatings deposited by EB-PVD for various applications.     

橡胶等静压成型纳米ZrO2(3Y)粉素坯

对橡胶等静压成型(Rubber isostatic pressing,RIP)制备纳米Y-TZP陶瓷作了初步研究.研究结果表明,通过RIP成型,可以获得相对密度较高、体积较大的ZrO₂(3Y)素坯,并在较低温度下无压烧结得到纳米Y-TZP陶瓷.在1100℃下烧结2h所得的Y-TZP陶瓷的相对密度可达97％,晶粒仅为70nm左右.相对密度较高、平均孔径小是RIP成型素坯烧结温度低的主要原因.     

环境温度对低温辐射计腔体吸收比的影响

低温辐射计腔体吸收比是安装前由专用装置在室温下测定的，实验表明此吸收比随着腔体环境温度的下降而增加。     

pH值对BaTiO3纳米粉体性能的影响

本文研究了溶胶-凝胶过程中不同pH值条件下制得钛酸钡纳米粉的性能,从双电层理论及反应机理分析讨论了pH值对胶体的形成及团聚状态的影响,得到了反应的优化条件（溶液的pH值应控制在8以上）,制得粒径小、颗粒分布均匀、少团聚的BaTiO₃纳米粉体．     

主动控制中作动器非线性谐频的控制

采用主动隔振系统,能有效地控制低频线谱振动。在常规的作动器中,虽然可以有效地降低基频的振动;但二次谐波处产生的附加能量会影响隔振效果。通过理论分析与试验,研究了振动主动控制系统中电磁作动器的非线性现象,分析了进行低频线谱振动控制时电磁作动器在二次谐频处产生额外能量的原因,提出用谐波发生器自适应补偿作动器非线性现象的方法,结合前馈Fx LMS算法进行主动控制的试验表明,系统可得到较理想的控制效果。     

利用模腔熔体温度进行注射成型v/p转压实验

对注射成型中利用熔体温度进行射速/压力(v/p)转压的控制方式进行了实验研究,分析了制品表面质量、模具温度的变化及影响、制品质量重复精度及质量变化、制品尺寸重复精度及尺寸变化、设置参数和传感器位置的影响等。研究发现,利用模腔熔体温度进行v/p转压的控制方式通过温度来控制保压压力的起始,可达到控制比容的目的,且考虑了熔体黏度的影响,因此可得到更高的制品质量重复精度和尺寸重复精度。     

室温固相法合成纳米Mg-Al-CO_3层状双金属氢氧化物

首次报道了室温固相法合成纳米层状双金属氢氧化物(LDH).采用XRD、FTIR、TEM分别对样品的物相、形貌、粒径等进行了表征.结果表明,产物呈针状,长约80nm,宽约10nm.室温固相法合成纳米LDH操作简单、转化率高、污染少,产物粒径小,粒度分布均匀,无团聚现象.     

利用PZT执行器的噪声主动控制实验研究

根据噪声主动控制原理,建立了以PZT为执行器的噪声主动控制模型,研究了用于多输入多输出系统的自适应控制算法。开发出了单输出单输入噪声自适应主动控制系统,并且在外界激励分别为单频、多频情况下,进行了噪声控制实验,在50－450Hz的频段内取得了良好的降噪效果,其中65Hz时的最大降噪达到25．6dB,并且控制系统具有很好的自适应性和稳定性。     

改性溶胶-凝胶法制备ZrO_2纳米晶粉及其团聚控制

对溶胶 -凝胶法进行改性 ,使凝胶聚沉为沉淀物 ,进而可以成功地合成ZrO2(9%Y2O3)纳米粉体。采用热重 -差热(TG -DTA)分析、粒度分布分析、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试法对粉料制备工艺过程进行了研究。结果表明 ,改性的溶胶 -凝胶法在聚沉前加入分子量大小不同的表面活性剂 ,聚沉后采用无水乙醇超声分散 ,可以有效地消除团聚现象。沉淀产物在450℃以下可以完全分解为ZrO2(Y2O3)粉体 ,600℃煅烧颗粒晶粒度为14nm。     

磁控形状记忆合金作动器设计及其控制效果

为探索磁控形状记忆合金（MSMA）可作为一种在振动控制领域中可推荐的新型智能驱动材料,在对其力学性能的研究中,给出其输出控制力的变化规律,继后自行研制MSMA作动器,确定MSMA材料的外形尺寸、变形恢复装置、磁路设计等重要的因素。建立平面直径为80m单层球面网壳结构,按照三种方案设置基于MSMA作动器的控制元件,并应用反应谱计算了竖向地震荷载作用下的响应,通过和无控结构的响应进行对比分析取得MSMA的控制效果。结果表明,MSMA主动控制元件对大跨网壳结构的振动控制效果很明显,是一种理想的智能驱动材料,有着广阔的应用前景。     

智能桁架结构最优振动控制与作动器优化配置

研究了智能桁架结构最优振动控制和作动器的优化配置问题。首先采用有限元方法,根据Hamilton原理推导了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,根据线性二次型最优控制理论,推导了结构振动控制的数学模型,通过最小化性能泛函,求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。然后通过对最优控制性能指标函数的修正,得到了与初始状态无关的性能指标,以修正的性能指标为目标函数,应用模拟退火算法对作动器位置进行了优化配置。最后给出了空间智能桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。算例结果表明,通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减,达到振动抑制的效果,而且通过模拟退火算法可以确定最佳的作动器布置方式。     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2-ZrO_2/Poly(MMA-co-MSMA)复合材料

以钛酸异丙酯(Ti(OPri)4)、锆酸正丁酯(Zr(OC4H9)4)为无机前驱物原料,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MSMA)为偶联剂,通过原位溶胶-凝胶法成功制备了透明的纳米TiO2-ZrO2/Poly(MMA-co-MSMA)复合材料。通过红外(FTIR)、紫外(UV)、椭圆偏振光谱仪、扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)等手段对纳米复合材料进行了表征。研究发现,复合材料的折射率显著提高,随着TiO2-ZrO2无机氧化物含量的增加,633 nm处折射率从1.491升高到1.579。随着无机组分的增加,紫外吸收增强,复合材料中纳米粒子粒径增大,从20~30nm增加到80~90 nm,但复合材料块体始终保持透明。复合材料的热稳定性有明显提高,800℃最高残炭率随着无机物含量的增加而增大,最高达71%。     

Si_3N_4颗粒和纳米SiC晶须强韧化MoSi_2基复合材料

用真空热压法制备了Si3N4颗粒和纳米SiC晶须强韧化MoSi2基复合材料。采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜分析了该材料的物相、微观组织结构和断口形貌,测算了其致密度、晶粒尺寸、抗弯强度和断裂韧性。结果表明:复合材料致密性好;添加的Si3N4和SiC与基体有着很好的化学相容性;与纯MoSi2相比,复合材料晶粒明显细化,抗弯强度和断裂韧性明显增加。其中MoSi2+20%Si3N4+10%SiC抗弯强度达400MPa,比纯MoSi2提高了58.7%;断裂韧性达6.1MPa.m1/2,比纯MoSi2提高了108.9%。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化;韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和裂纹微桥接。     

室温下纳米Cu3（BTC）2的配位调控合成

室温条件下,通过配位调控方法合成了MOF家族中非常重要的成员Cu3(BTC)2(也称为HKUST-1,BTC为均苯三甲酸根)。通过调变反应体系的浓度,成功地获得了50～200nm的Cu3(BTC)2晶体。粉末XRD、TGA测试结果显示产物具有高的结晶度及良好的热稳定性,N2吸附测试结果表明产物具有高的比表面积及孔容积。这种具有高的气体吸附能力的小尺寸粒子在实际过程中将有重要的应用前景。     

Spin Transport in (110) GaAs-Based Cavity Structures

The anisotropic spin dephasing of optically generated electrons in an undoped (110) GaAs quantum well inside a microcavity structure is investigated by means of spatially resolved photoluminescence experiments at a temperature of T=80 K. The dynamic type-II potential modulation induced by a surface acoustic wave (SAW) is used to transport electrons spatially separated from holes. Thus, the D’yakonov–Perel’ (DP) and the Bir–Aronov–Pikus spin dephasing mechanisms are suppressed, and electron spins can be transported over long distances of about 24 μm, which correspond to spin lifetimes of at least 8 ns. The spin vector can be rotated by an external in-plane magnetic field or by the effective in-plane field resulting from the structural inversion anisotropy induced by an intense SAW. This rotation generates an in-plane spin component that is subject to the DP spin dephasing mechanism. By means of Hanle effect measurements the lifetime of this in-plane spin component is found to be of 0.7 ns.     

Dynamic Modeling and Control of a Piezo-Electric Dual-Stage Tape Servo Actuator

We present a data-based approach for modeling and controller design of a dual-stage tape servo actuator. Our method uses step response measurements and a generalized realization algorithm to identify a multivariable discrete-time model of the actuator. The data acquisition and modeling can be implemented in the servo firmware of a tape drive. We have designed a dual-stage controller, based on the model, using loop shaping techniques adopted for multivariable control problems. We applied the procedure to the prototype of a dual-stage actuator tape head to reduce the effect of lateral tape motion. The prototype consists of a conventional voice coil motor for coarse positioning and a micro-actuator for fine positioning. The micro-actuator, which is mounted on the voice coil motor, uses a piezo crystal to follow high-frequency lateral tape motion (up to the kilohertz regime), while the voice coil motor follows only low-frequency lateral tape motion. Compared to a single-stage design, the dual-stage servo design provides a 25% bandwidth improvement and a voice coil motor control signal that is much smaller in magnitude.      

橡胶等静压成型纳米ZrO2(3Y)粉素坯

对像等静压成型（Rubber isostatic pressing,RIP)制备纳米Y－TZP陶瓷作了初步研究。研究结果表明，通过RIP成型，可以获得相对密度较高、体积较大的ZrO2(3Y)素坯，并在较低温度下无压烧结得到纳米Y－TZP陶瓷。在1100℃下烧结2h所得的Y－TZP陶瓷的相对密度可达97％，晶粒仅为70nm左右，相对密度较高，平均孔径小是RIP成型素坯烧结温度低的主要原因。