传感器组合虚拟样机与仿真分析

对传感器组合进行虚拟样机设计,构建三维实体模型,并通过ANSYS软件对其进行动静态有限元分析,计算出传感器组合静态位移变形、转角。根据模态分析,计算出前5阶固有频率、振型。对上述数据工程化处理并归纳总结,从而定性定量分析出承载零件对系统光轴一致性的影响。通过与实际光轴调校后激光光斑比对,得出理论计算的偏转角与工程试验偏差角在同一数量级上且系统光轴一致性远高于大系统的指标,证明此设计方法具有一定的前瞻性。     

基于图像处理的光轴平行性检测系统研究

针对光电系统关键部件光轴平行性检测问题,开展光斑图像采集与检测数据分析的技术研究,建立基于 CCD 相机及 USB 图像采集卡的图像采集与处理硬件系统,通过计算机驱动 CCD 相机完成光斑图像采集,对采集到的光斑图像进行数字处理,得到光斑质心在靶平面的坐标值。根据光学成像原理,计算出该光电部件激光光轴偏差的角度值,得到光电系统光轴平行性的装调量,为光电部件光轴平行性装调提供检测及数据分析工具。     

电子设备机载吊舱强度及模态分析

针对某型飞机设计了电子设备吊舱,运用有限元软件建立了吊舱的全尺寸有限元模型,在已知载荷下,应用PATRAN/NASTRA软件对吊舱强度进行了分析计算,并对吊舱振动特性进行了分析计算。结果表明,设计的吊舱结构布局合理,建模方法正确,吊舱结构传力合理,各部件强度、刚度满度要求,且不会发生共振。     

精确校正激光测距仪三光轴平行的理论计算方法研究

利用光学系统中的偏心环(框)结构精确校正光轴平行,是激光测距仪准确可靠测量目标距离的重要保障.由于这种光轴校正训练难以在实物上开展,所以本文以激光测距仪瞄准物镜具有偏心物镜框、环这种常见的双偏心结构为例,研究了精确校正瞄准与激光发射两光轴平行的仿真模拟所需的理论计算公式.具体研究内容有:一是证明两光轴平行度误差量可以借助平行光管和黑相纸测量出来;二是在已知光轴平行度误差量和瞄准物镜焦距情况下,给出校正光轴平行时计算瞄准物镜主点径向位移量的公式;最后,结合实际操作情况(利用拨转偏心物镜框、环实现物镜主点径向移动),在已知光轴平行度误差量和校正前偏心物镜框、环最薄点位置情况下,研究出精确校正光轴平行所需的确定偏心物镜框、环最薄点新位置的理论计算公式.     

靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测

针对可换负载式光电经纬仪更换成像探测组件后的光轴平行性检测,提出了一种靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测方法。该方法在正倒镜状态下拍摄方位标,结合经纬仪角度测量结果和方位标距离测量结果计算方位标十字丝中心在成像坐标系下的坐标,通过基于坐标变换推导的光轴平行性检测公式计算成像光轴相对理想照准光轴的偏差,从而实现对光轴平行性的检测。对该方法的检测精度进行了分析,结果表明成像系统投影中心坐标测量误差和距离测量误差对光轴平行性检测误差随着方位标距离增大而减小,当方位标距离为1 km、坐标测量误差为1 cm时,坐标测量误差和距离测量误差对平行性检测精度的影响约为0.01 mrad;当方位标距离足够远时,平行性检测精度与成像系统的角度测量误差相当,能够满足靶场使用需求。     

一种光轴调节机构设计和振动稳定性研究

设计了一种光轴调节机构,阐述了此调节机构的原理和结构组成,计算了调节精度和弹簧弹力,通过有限元方法进行静力分析并求解调节反作用力,通过振动试验来验证调节机构振动稳定性,通过调整弹簧弹力及重复振动试验来论证弹簧弹力对调节机构振动稳定性的影响。此光轴调节机构调节精度高,使用简便,抗振动性好,可以应用于光学校准等领域。     

光电吊舱稳定平台的设计与试验

设计了一种可以搭载多种载荷的两轴两框架光电吊舱稳定平台。介绍了稳定平台的结构,特别是主体框架和光电吊舱挂载结构,分析了接口与伺服控制,进行了光轴平行度调校与稳定精度测试,并进行了振动试验和电磁兼容试验。     

航空电子元器件稳态和瞬态热分析

应用有限元数值模拟的方法,建立了电子元件传热的数值模型,并以双列直插元件DIP为例,分析了不同对流换热边界条件下的稳态温度场、影响热点温度的因素及改善热特性的方向。针对电子元件测试的两种典型程序,分析了DIP的热响应性能。以X型电子吊舱为例,对DIP的热点温度进行了数值计算,所获得的瞬态热分析结果对DIP的热设计有重要参考价值。     

机载武器校准仪的设计与分析

讨论了机载武器校准仪的基本原理,利用理论分析和有限元技术对重力载荷影响加以探讨,校正仪零件的加工误差、装配误差和使用时受重力作用而导致的光轴偏离量都是这个不重合度的来源,以此作为误差分配和结构设计的依据.校正精度的主要指标是机械轴与光轴不重合度的大小,也就是待校正火控系统的瞄准线与校正仪的成像光轴的偏离.而受重力作用而导致的光轴偏离量是不可避免的,只能最大限度地减小它.     

大口径平行光管用于光轴平行度测量的实现

本文利用大口径平行光管,设计了一套光轴平行度检测系统.介绍了该系统的组成、工作原理,分析了提高系统检测精度的关键技术.     

光谱成像仪CCD组件的热分析及验证

光谱成像仪是集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其成像器件CCD热设计的好坏直接关系成像的质量.本文根据CCD组件具有体积小、发热量高、升温速度快等特点,提出了CCD组件的热设计原则,解决了热设计中的关键问题,给出了相应的热设计方案.按照CCD器件的导热路径,通过简化的热阻分析模型,计算得出了CCD器件的沿程总热阻为1.291 ℃/W.应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,分析显示其达到了热控设计的指标要求.最后对热设计方案进行了试验验证,结果表明,热设计中采用的热控方法有效控制了CCD组件工作过程中的温度过高及温升速率过快的缺点,其升温速率为0.6 ℃/min,两次试验中最高温度分别为33.6 ℃和26.2 ℃.     

光谱成像仪CCD组件热分析及验证

某型光谱成像仪是一台集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其光机结构、安装方式和载荷分布均呈非对称形式,整机热控十分复杂。CCD组件作为成像的重要组成部分,同时也是整机热控的难点,其热设计的好坏直接关系到成像的质量。本文着重讨论分析了某型光谱成像仪CCD组件热设计的特点,给出了相应的热设计方案,应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,达到了热控设计的指标要求,最后通过试验对热设计方案进行了验证。     

动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。     

汽车用传感器测试台的研制

论述了虚拟仪器技术在现代汽车传感器测试中的应用问题.针对汽车用速度和相位传感器的测试要求,以三坐标移动及高速高精度信号转动机构组成测试台的机械结构,采用激光光幕传感器进行间隙测量,用光纤传感器进行信号轮的标定,用数字示波器进行传感器信号采集,并采用Labview进行了系统软件的开发工作.结果表明,采用虚拟仪器技术进行试验台的开发工作周期短、成本低、开放性好.     

光谱成像仪CCD组件的稳态/瞬态热分析与验证

针对光谱成像仪CCD器件温度过高产生的热噪声和暗电流会导致成像质量下降,对CCD组件进行了稳态/瞬态热分析。采用有限元数值分析方法,建立了CCD组件传热的数值模型。根据CCD组件的结构特点和导热路径,应用有限元热分析软件IDEAS-TMG建立了有限元热分析模型,在给定温度边界条件下对CCD组件进行了稳态和瞬态仿真分析。给出了CCD组件的热响应性能、组件中关键部件的稳态温度分布云图以及随时间变化的瞬态温度曲线。稳态分析结果表明,CCD器件工作过程中的平均温度水平为27.1℃;瞬态分析结果表明CCD器件在工作时的升温速率为2.5℃/min,最高温度为37.8℃。验证试验结果与数值分析结果吻合较好,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。稳态试验过程中CCD器件的温度为26.8℃,瞬态试验过程中温升速率为2.4℃/min。所获得的稳态和瞬态分析结果能够满足热控指标要求,为提高CCD组件的可靠性和热设计优化提供了理论依据。     

保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的光学游标效应及温度传感器

为了实现高灵敏度的温度传感,通过在基于保偏光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段保偏光纤,控制两段保偏光纤快轴熔接角度接近45°,设计并制造了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环结构。在理论上通过Jones矩阵推导了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的干涉谱公式,基于仿真分析研究了主要参数对保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出特性的影响。仿真结果表明,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环实现了光学游标效应,两段保偏光纤的平均长度、两段保偏光纤的长度差分别影响保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出干涉谱的波长间隔和包络周期;在实验中,将保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环应用在光纤温度传感器中。实验结果表明,在2cm的感温区域,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环温度传感器的灵敏度就达到了-2.44nm/℃,是普通Sagnac干涉环温度传感器(-0.163nm/℃)的14.97倍。     

基于功热等效的减振器温度特性建模方法研究

以某型双筒充气式液压减振器为研究对象，结合其结构特点及产热与传热原理就减振器温度特性仿真的建模方法展开了探究。借助仿真软件AMESim，分别建立了面向减振器机械阻尼特性和传热特性的等效参数化仿真模型。基于功热等效的方法，即以阻尼特性模型仿真出减振器的示功特性，再以此计算出传热模型发热功率的方式对温度特性进行仿真求解。通过仿真结果与实验结果对比可知，该模型的计算精度较高，建模方法切实可行，所建立的仿真模型可用于减振器温度特性的研究与预测。     

A bi-material microcantilever temperature sensor based on optical readout

As one of the simplest MEMS sensors, microcantilever can sense temperature faster and more sensitively than traditional thermometers as its small size and low thermal mass. In this paper, an Au/SiNx bi-material microcantilever temperature sensor based on optical readout is presented. The deflection of the cantilever varies with the change of temperature due to the differences in thermal expansion coefficients between gold and silicon nitride. Then, the temperature could be accurately measured by detecting the deflection of the cantilever with optical lever method. By experiments, the theoretical model is verified and the temperature characteristics of the sensor are also determined. With a commercial microcantilever, the temperature resolution of the sensor is tested to be 0.02 K when 25 mm length of optical arm set. By optimizing the microcantilever parameters, the temperature resolution of the sensor could be 0.1 mK. High sensitivity makes it suitable for some special precise temperature measurements.     

空间光学遥感器热分析

空间光学遥感器热控工作旨在保证遥感器所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求.根据遥感器的结构特点和热光学指标要求,建立了遥感器及其热控系统的热平衡方程,对各热交换项进行了剖析,并采用Nevada和MSC/Patran等软件对某空间光学遥感器进行了模拟仿真,得到其对地工况和对日工况的热平衡结果.