光学小卫星振动夹具设计及动特性分析

夹具是卫星振动试验的传力部件,夹具性能的好坏直接影响到振动试验的真实性和可靠性。总结了卫星振动夹具设计的一般方法和思路,针对某光学小卫星振动夹具进行了设计工作,利用有限元软件MSC.NASTRAN对振动夹具动特性进行了分析,对其刚度、质量、固有频率及动特性响应间的关系进行了研究,完成了某光学小卫星振动夹具的设计工作,从其动特性响应分析结果看,带振动夹具后整星动特性响应平均偏差约为6%,最大响应偏差约为11%,振动夹具对整星动特性影响在合理范围内,目前该振动夹具已成功应用于某光学小卫星按GJB1032-90所规定的地面力学环境试验中,并取得了预期的效果,该方法可应用于其他卫星振动夹具的设计中。     

重频50Hz风冷YAG固体激光器热设计及仿真分析

二极管抽运固体激光器的散热问题是激光器能量输出稳定的关键问题。为了解决散热问题, 以激重频50Hz、激光输出能量不小于150mJ的风冷YAG固体激光器为例, 计算了激光器产生的热量, 构建了激光器二极管及散热部件3维模型, 利用FloEFD软件进行热分析, 优化了分析结果并进行了试验验证。结果表明, 循环工作3次后, 激光器输出155mJ、50Hz的激光能量, 激光束散为2.9mard, 散热器的温度约为85℃; 该设计稳定可靠, 可以解决该激光器的散热问题, 以满足激光器各项指标, 保证其正常工作。该研究为激光器更深层次的热设计提供了参考。     

商业固体激光器设计软件应用研究

利用计算机软件对固体激光器进行数值分析对于激光器设计与优化具有重要的理论指导意义。按照软件来源不同,目前固体激光器设计软件可分为个人开发软件和专用商业软件两种。由于专用商业软件较个人开发软件具有更高的集成度和计算效率而被广泛应用到实践中。采用商业固体激光器设计软件的典型代表ASLD,理论设计了一台典型的调Q激光器,并实际测试了该激光器的输出效果。通过分析理论仿真和实验结果之间的误差得出如下结论:使用商业软件进行固体激光器设计时的确能显著提高设计效率,但也需要对软件使用的物理模型有足够的了解。当软件采用的物理模型能够满足实际需求时,输入合理的初始参数,该软件才能正常工作。当软件采用的物理模型精度不够时,仍然需要进行二次开发或者重新开发。     

胃心综合征1例报告

剪切流传感器测量海洋湍流时其内部各部件的受力、变形及内部压电陶瓷产生的电荷量计算较为复杂,由此导致设计不精确,影响传感器性能.该文使用计算流体力学软件FLUENT对传感器工作时的受力进行分析,根据该计算结果使用有限元软件ANSYS中的压电分析单元,对传感器内部结构的变形、产生的电荷量进行计算,仿真其工作状态并得到振动特性.使用该方法能优化设计剪切流传感器,确定传感器各部件尺寸.试验证明该方法所设计剪切流传感器能够满足测量要求.     

高精度半导体激光器温控系统的设计与实现

为了使半导体激光器辐射波长和发光强度的稳定性不受环境温度的影响,设计了一款高精度半导体激光器温控系统。采用AD620和LTC1864芯片设计了温度采集电路,用MAX1968和LTC1655设计了温度控制电路,而用TMS320F2812实现对整个系统的精确控制;提出了自适应模糊比例-积分-微分控制策略并完成了软件实现。在环境温度约15℃时,分别设定25℃和20℃进行试验,温度控制精度达±0.05℃。结果表明,该温控系统响应速度快、稳定性高。     

7kW轴快流CO2激光器的热平衡分析及换热器设计

为了解决高功率轴快流CO2激光器设计中的主要问题——清除激活区热量,采用对流冷却的方法,分析了高功率轴快流CO2激光器的内部循环热交换过程,建立了热量的平衡方程;同时针对高功率激光器热负荷量大、总体结构受限、风机特定的工作特点,分析比较各类换热器的换热特性并最终选择结构紧凑、换热系数高、流阻小的矩形翅片圆管束换热器作为激光器的散热部件,最后针对研制中的7kW轴快流CO2激光器进行了换热器的设计和换热计算,得到可以实现37.4kW的换热量的结果。结果表明,选用的换热器能满足所设计的轴快流CO2激光器的换热要求。     

星载螺旋天线阵抗力学环境设计与分析

螺旋天线具有圆极化和宽波束特性,广泛应用于星载通信系统。文中介绍了一种星载螺旋天线阵结构,对其抗力学环境设计要求及技术难点进行了分析。在此基础上开展了抗力学环境设计,就其各部件具体形式、载荷特性、安装方式和材料选择进行了具体设计,并分别从结构的静强度、动刚度和动强度等方面进行了力学仿真,对结构基频和各部件安全裕度进行了计算,仿真结果表明产品满足抗力学环境设计要求。最后针对该螺旋天线阵试验件开展了随机振动和正弦振动环境试验,试验件通过了环境试验的考核,且试验与仿真分析数据一致性较好,该螺旋天线阵抗力学环境设计合理、有效。     

高重频KrF准分子激光器能量特性控制

能量稳定性和剂量精度是半导体光刻用高重频准分子激光器的重要指标,必须采用高精度的控制算法对其进行控制。针对准分子激光器,首先对准分子激光器的单脉冲能量特性进行了分析,并在分析的基础上建立了准分子激光器的出光能量仿真模型。然后,分别设计了能量稳定性控制算法,基于PID的双闭环剂量精度控制算法和基于决策算法的剂量精度控制算法,并通过在仿真模型上实验对于算法控制效果进行了分析,证明了基于决策算法的剂量精度控制算法的适应性更强。最后,将基于决策的控制算法在一台重频为4 kHz的KrF准分子激光器上进行了验证。该激光器在基于决策的控制算法的控制下,能量稳定性的3σ小于5%,剂量精度小于0.4%,满足半导体光刻的需求。在仿真实验和实际实验中都证明了研究中设计的能量特性控制算法的有效性。     

利用ANSYS软件进行行波管振动模态分析

建立行波管模型并进行模态分析,提取行波管振动模态参数。从模态结果可知,2000 Hz以内的振动薄弱部位落在电子枪部位,行波管整管模型的固有频率和振型与管子单个部件的固有振动特性相对应。本文应用VC＋＋软件对ANSYS软件进行了二次开发,形成行波管振动特性模拟仿真软件,使用该软件可以快捷实现行波管及部件的参数优化设计。     

基于机器学习的光纤网络激光器异常功率数据采集系统设计

针对传统的激光器异常功率数据采集系统存在采集精度较低、抗干扰性不好等问题,提出并设计了一种基于机器学习的光纤网络激光器异常功率数据采集系统。给出激光器异常功率数据采集系统的总体架构,从硬件和软件2个方向分析,得到激光器异常功率数据采集系统的硬件框图;软件部分,根据激光器异常功率检测,判断功率数据是否异常,结合瞬时谱检测方法,对检测得到的异常功率数据进行时频分布特征分析。同时根据激光器异常功率数据特征的主成分,获取激光器异常功率数据的特征值,在此基础上,采用机器学习方法采集异常功率数据,实现了光纤网络的激光器异常功率数据采集系统设计。仿真结果表明,采用该方法进行激光器异常功率数据采集的精度在86%～95%区间,采集精度较高,输出数据的抗干扰性较好,输出信噪比均高于45 dB。     

结构振动试验转接器的设计及安装问题

一些产品及其相关部件在作振动试验时，由于产品的外形或特殊要求不能直接安装在振动台面上，需要通过特别设计的转接器（夹具）来进行连接，这种夹具实际上是一种附加结构，它作为台面与试件之间的中介，如设置不当将影响振动试验结果的可靠性。本文通过对某事例的分析与研究，从试验频带、允许误差、跟随条件以及安装共振频率等方面阐明与讨论了相关夹具的特性、设计原则与安装等问题。     

基于半功率带宽法的行波超声电机谐响应分析

该文以本单位研制的中空行波超声电机定子为对象,进行了有限元建模及谐响应仿真,发现定子阻尼比的设置对仿真结果的准确性影响较大。通过多普勒激光测振系统测得定子模态参数,利用半功率带宽法求出定子模态阻尼比,代入模型后仿真跟实测结果基本吻合,工作模态B_(011)频率仿真误差为1.66%,振幅仿真误差为4.61%。将定子齿特征参数化,分析了齿距和齿高对定子模态的影响。根据低转速、大扭矩的电机设计目标选取了合适的齿参数,加工出新定子实物。基于同样阻尼比再次进行有限元仿真并对新定子进行激光测振,对比得到工作模态B_(011)频率仿真误差为0.62%,振幅仿真误差为1.94%,验证了有限元谐响应仿真的准确性。此外,对原定子和新定子组装的电机进行性能测试,后者最高空载转速降低了30%,堵转扭矩提升了20%,符合预期设计。准确的参数化有限元模型有助于促进超声电机的快速化设计,提高了对符合电机目标功能的设计参数的选择效率。     

激光陀螺动态特性研究（一）

针对激光陀螺动态特性中的带宽特性进行了研究。该文首先分析了激光陀螺的带宽特性指出,激光陀螺具有较高的理论带宽,并分析了影响实际带宽大小的因素,对激光陀螺的带宽进行了实际测试。将激光陀螺装在惯性测量装置(IMU)台体上,采用正弦激励法进行试验。按已设定的频率和幅值给角振动台施加正弦激励,分别采集激光陀螺信号和角振动台信号的输出,对每个频率点采集的数据进行傅里叶变换(FFT)处理并得出结论。为更好说明问题,先后在两台角振动台上进行试验,且IMU与试验工装分刚性连接和带减震器两种状态。测试数据说明,激光陀螺在IMU系统上测试的带宽大于120Hz,理论分析相符,完全满足现代导弹对激光陀螺的带宽要求。该试验可为激光陀螺信号的滤波、激光IMU系统设计等提供参考依据。     

线激光散斑检测弹幕武器炮口振动测量方法

为了解决在弹幕武器射击时的恶劣环境下,频域分布复杂的炮口振动信号测试难题,采用线激光散斑场光电检测方法,研究了振动信号与输出电流数学关系,分析了基于雪崩光电二极管的光电检测电路噪声与幅频特性,提出了一种基于身管表面线激光散斑效应的炮口振动测量的方法,并进行了25m远处的振幅在微米级、频率为50Hz~16kHz振动信号的检测实验。结果表明,线激光散斑检测炮口振动振幅在微米量级。该测量方法具有频率响应范围宽、测量距离远、灵敏度高等优点,实现了远距离、宽频域振动信号的检测。     

湍流介质对激光瞄准测试系统的偏差影响分析

用波长1.06 μm的YAG晶体激光器作为激光光轴指示器,设计一套远距离激光瞄准测试系统,在外场环境下进行大量实验,采集了不同距离、不同时段的光斑变化数据.在对光斑数据进行图像处理以及统计分析的基础上,通过分析不同时段光斑偏移标准差,研究了光束在3 km范围内不同距离的偏移情况.同时,基于推广的惠更斯-菲涅耳原理和实测的现场气象数据,分析了湍流效应对传输光束相干性的影响.结果表明:大气的湍流效应以及相干性变化都会影响到光束的传输特性.结合实验得到的标准差曲线对统计模型进行修正,可为提高激光测试系统的瞄准精度提供依据.     

电子设备板级振动测试工装设计

本文对电子设备板级常用振动测试工装的形式、特点、结构进行了简要介绍,说明了板级振动测试工装的设计要点及注意事项,并重点对振动测试插箱的设计过程进行了详细介绍,可对板级振动测试工装结构设计提供有效的技术指导.     

用动态位移响应测量压电常数的方法

根据基本压电方程了压电陶瓷晶片面内受迫振动的计算公式,并结合共振实验,提出了一种直接测量压电陶瓷晶片的压电常数的方法。与传统的线路传输压电常数测量方法相比较,本方法具有许多优点。由于减少了中间环节,测量结果的精度也得到了提高。     

压电陶瓷频率响应及振动面幅值激光外差测量

压电陶瓷已广泛应用于检测、通讯等各个领域。该文采用外差式激光干涉测量法,开展了压电陶瓷振动特性研究。首先给出了激光外差干涉测振仪测试压电陶瓷振动特性的测量方法,并通过实验测得了压电陶瓷片单点振动的频率响应曲线,同时测量了径向直线上若干点的振动频响曲线,进而进行了整个压电陶瓷圆环表面在其谐振频率点的振动测量。实验结果表明,实测压电陶瓷片的谐振频率为30 710 Hz,与其产品标定值30 000 Hz存在710 Hz偏差。其圆环表面振动的振型具有不对称性,这对压电陶瓷的应用设计提供了指导意义。     

Performance based systematic design methodology for development and flight testing of fuel engine powered quadrotor Unmanned Aerial System for industrial applications

This paper presents a systematic study of the design optimization, development, vibration analysis and flight testing of a single power plant variable pitch quadrotor Unmanned Aerial System (UAS) for industrial applications. The use of variable pitch rotors enables the use of a two-stroke internal combustion engine for powering the four rotors through a mechanical transmission. The proposed methodology is described by carrying out the design of a quadrotor UAS with 2–3 kg payload capacity and have endurance in excess of one hour. The study is conducted in a systematic manner. First, the design of rotors is optimized for minimum power consumption during hover as well as forward flight condition using physics based simulation developed and validated for this purpose. From the rotor optimization, an untwisted rotor blade with taper ratio of 0.6 and aspect ratio of 10 appeared to be an optimal choice for the current design. Next, the powerplant selection is carried out based on the optimized rotor designed earlier. Next, two different approaches for mechanical power transmission design is considered: torque tube-bevel gear and belt–pulley system based designs. The transmission system designed using belt and pulley was nearly 14% lighter and showed greater tolerance to manufacturing imperfections. Next, two prototypes are designed and its static and dynamic analysis is carried out to ensure its airworthiness. A Proportional Integral Derivative (PID) based attitude controller is developed using quarternions for attitude stabilization and trajectory tracking to test the flight in simulation and then subsequently on the actual vehicle by implementing it on PixHawk autopilot board. Finally, system integration is carried out to build two prototypes of engine powered quadrotor UAS. Then, vibration data is recorded using the sensors onboard to conduct the vibration analysis and design an efficient vibration isolator. Performance analysis is also, carried out to estimate the speed for best endurance (11 m/s) and best range (27 m/s) for the variable pitch quadrotor designed. The estimated best endurance achieved is 2.2 h and estimated best range is more than 150 km. This design revisits and solves the challenge of developing an agile helicopter without cyclic pitch control which was first explored nearly a century ago.