65米射电望远镜主面精度及主、副面位置关系测量

65米射电望远镜是目前亚洲口径最大、精度最高的天线,其最高工作频率为43GHz,因此,如何保证天线主反射面精度以及正确的主、副面位置关系是天线实现高精度工作的关键所在。工程实践中采用了数字近景摄影测量系统（以下简称摄影系统）对天线主反射面精度和主、副面位置关系进行测量,并以测量结果为依据调整主面精度及主、副面位置关系,取得了良好的效果。     

V-STARS数字摄影三坐标测量系统的精度测试及应用

以激光跟踪测量系统和经纬仪测量系统所测量值为参照,对V-STARS单相机系统的平面与坐标测量精度进行了比对测试,并测试了其重复性;此外还对双相机系统的平面度测量结果与单相机的进行了比较.测试结果表明V-STARS单相机系统在2.5 m范围内测量精度优于0.03 mm.利用V-STARS系统对某17.2 m口径网状天线的型面进行了检测,测量精度优于0.3 mm,并使天线型面精度调整到3 mm以内,满足了设计要求.     

天线反射体的空间几何关系精密测量

采用数字工业摄影测量技术对天线反射体的空间几何关系进行精密测量和调整,并应用公共点坐标转换方法统一测量和调整过程中的坐标系。公共点坐标转换准确度可达±0.1 mm。天线主反射面表面准确度优于±0.26 mm,副反射面中心位置准确度优于0.7 mm,高度位置准确度优于0.5 mm时,某13 m口径抛物面天线接收和发送频率为f=19.6 GHz的Ka频段电磁波信号,天线反射体的电性能测试满足指标需求。与传统的天线反射体测量和调整方式相比,省去通过天线接收卫星信号扫描方向图调整副反射面姿态的大量工作,具有高准确度、高效、高可靠性等特点。     

双目摄影测量中的精度分析与试验

针对振动条件下雷达天线型面变形测量问题,设计了基于双目视觉动态摄影测量系统,因此对采用前方交会用于振动测量的可行性进行研究。文中介绍了双目摄影测量技术的原理,推导了适用于本系统精度估计的正直摄影条件下的前方交会的精度公式,最后进行了前方交会精度随摄影距离变化的试验。试验结果表明用本文提出的精度估计方法得到的精度与实际测得的精度保持一致。     

应用于数字近景摄影测量的可配置三维控制场

三维控制场是影响数字近景摄影测量技术现场应用效能的关键因素之一。提出了一种新颖的可用于数字近景摄影测量的三维控制场实现方法;研制了一套可应用于地下工程围岩变形监测的便携式精密三维控制场系统装置,系统可根据被测目标实际情况动态配置控制场各控制点物方坐标,从而实现控制场网型结构优化,具有小型化、便携化、快速化以及原位化等优点;对控制场精度影响因素及对应抑制措施进行了分析;基于该装置构建了数字近景摄影测量系统并进行了相关应用性实验,实验结果证明了该三维控制场完全满足地下工程围岩变形监测的应用需求。     

星载薄膜天线人形杆单侧驱动机构设计与试验研究

面向星载大口径薄膜天线在轨展开需求,开展高型面精度、大口径、轻量化和大折展比的空间薄膜天线人形杆折展机构创新设计及其动力学特性研究.提出一种带有径向预紧的人形杆单侧驱动机构,通过一个电机同时驱动滚筒和丝杠运动,当人形杆完全展开时径向预紧机构得到触发,实现人形杆根部的夹紧,从而提高整个薄膜天线展开状态的刚度和型面精度.对...     

高精度碳纤维增强树脂复合材料夹层天线面板热变形影响参数仿真与实验

为满足亚毫米波、太赫兹波段等高频天线反射面的应用需求,采用附加树脂修型技术制得1米级、面形精度优于10 μm均方差(RMS)的碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料天线面板。主要开展了针对高精度CFRP复合材料面板在极端低温环境下的热变形机制研究。根据基础材料性能测试数据,建立面板的有限元仿真模型,预测大温差工况下多结构参数面板的热变形残差,分析了影响面板热变形特性的主要因素。比较了铝蜂窝和碳管阵列夹芯两种面板结构热变形特性的差异。结果表明,碳管夹芯结构面板具备更高的比刚度和热稳定性。通过仿真结构优化给出了面板的结构设计参数,并重新试制了原型面板。采用基于高精度数字摄影测量的实验方法,对铝蜂窝和碳管阵列两种夹芯结构原型面板在低温环境下的热变形误差进行了测量,通过分析实验与仿真结果的误差来源,讨论了有限元预测方法的可行性,给出了针对高精度CFRP复合材料面板设计及工艺方法的指导意见。      

数字散斑相关技术及其应用于变形测量与无损检测

数字散斑相关技术是一种应用图象相关处理技术于变形测试的新技术.该技术通过摄取变形前后被测物体的散斑图象,转换成数字图象后经计算机处理确定变形前后的相关点,根据其座标位置变化即可确定其平面位移大小.因此该方法的实际测量灵敏度将随被摄图象的大小而定.与其它基于干涉的光测方法不同,该方法可以用人工或天然散斑,白光照明,对实验测试的环境条件低,可用于现场测试.综上所述数字散斑技术不仅可适用于微区微变形也可用于塑性大变形测量,此外,它还可用于实时静态测量和动态测量.为了提高测量速度与精度本文综述了几种新方法,亚象素搜索、小波减噪、补偿技术等.文中例举了光纤变形测量和微电容无损检测等应用实例.这些应用表明该方法足一种值得推广应用的新测试技术.     

碳纤维蜂窝夹层天线热-结构耦合变形仿真分析

碳纤维蜂窝夹层天线在重力、热及固定方式作用下的变形是影响天线反射面镀膜质量及天线精度的重要因素,利用有限元分析方法对天线进行热-结构耦合变形分析,可以为镀膜设备设计提供科学依据。采用ANSYS有限元分析软件对某型碳纤维蜂窝夹层天线的变形进行了仿真,分析了天线自20℃升到100℃温度变化、重力场、不同安装角度及固定方式下的变形特性。仿真结果表明,天线的变形及应力与安装角度之间无明显关系,但天线刚性固定时变形和应力均大于非刚性固定,非刚性固定状态变形最小值发生在天线45°安装时。结果表明,天线进行表面镀膜时应采用浮动安装固定方式,45°安装角固定。     

基于CGFFT和等效磁流法的天线近场测量方法研究

近场测量是一种重要的天线测量方法,该文采用一种等效磁流法的平面天线近远场变换方法,根据近场平面上测量的电场分布计算天线口径面上的等效磁流分布,进而得到空间任意位置的天线辐射分布。首先由等效原理建立天线口径面与近场扫描面的关系,得到表示近场与等效磁流的电场积分方程(EFIE)。通过矩量法(MOM)建立矩阵方程,引入共轭梯度(CG)法和迭代法求解;再利用快速傅里叶变换(FFT)法,提高运行速度;最后根据格林公式计算得到天线远场方向图。为降低矩阵运算的工作量,提升测试工作效率,只对与天线辐射传播方向两个正交平面上进行采样测量,得到相应的E面和H面方向图。最后通过仿真验证方法的可行性,结果表明,等效磁流法反演的天线方向图和实际方向图在主瓣附近110°范围内具有良好的一致性,可以应用于天线近场测量。     

一种副反射面为椭球面的天线反射体测量技术

针对副反射面为非对称椭球面形式的多馈源、多频段天线反射体,需要对天线主反射面表面准确度、副反射面表面准确度及主反射面电轴、副反射面电轴和馈源系统中心轴的同轴度进行精确的测量和调整。应用数字工业摄影测量系统,以副反射面六杆联动机构的旋转中心轴为基准,对副反射面表面准确度进行精密测量和调整;在天线俯仰35°位置,以馈源系统中心轴为基准对主反射面表面准确度和副反射面姿态进行精密测量和调整。主反射面表面准确度优于±0.30 mm;副反射面表面准确度优于±0.11 mm;副反射面电轴和主反射面电轴的同轴度优于0.5 mm时,测试天线系统接收S频段和X频段信号的方向图,综合电气性能满足指标要求。     

绕单轴旋转的固面可展开天线展开过程研究

固面反射面因具有非常高的型面精度而广泛应用于卫星的口径天线。针对目前常用的花瓣式旋转固面可展开天线因具有较多的转动副而影响其整体可靠性的问题，探究了固面可展开天线绕正交双轴旋转与绕单轴旋转的等效变换原理及相应的设计方法，并通过实例验证了绕单轴旋转的有效性。结果表明绕单轴旋转的设计减少了花瓣式旋转可展开天线转动副的数量，提高了天线的整体稳定性和展开可靠性，这对固面可展开天线的设计和分析有重要的参考价值。     

测量距离对大型圆口径天线方向图影响的研究

本文运用互易原理导出了圆口径分布的天线近区辐射方向图与测量距离的关系。以圆口径指数型分布为例,计算了在不同测量距离下的辐射特性,从而研究了测量距离对天线方向图旁瓣特性的影响,给出了第一旁瓣测量误差与测量距离的关系曲线。最后,用5m环焦天线测量结果验证了理论分析和计算的正确性。     

计及金属铰链的环形可展天线热-结构分析

空间热环境对环形可展天线在轨服役稳定性的影响很大，时刻变化着的热环境会造成天线温度的剧烈波动，从而导致天线结构的热变形，使得天线的形面精度恶化，影响天线电信号的传输甚至导致天线失效，因此有必要对天线进行热-结构分析。以环形可展天线为研究对象，考虑天线在轨服务环境中的各类因素（包括空间真空、空间低温、微重力和空间热源等），基于斯忒藩-玻尔兹曼定律和傅里叶热传导理论，利用有限元软件建立计及金属铰链的环形可展天线的热辐射-热传导分析模型，研究了环形可展天线的非均匀温度场；基于弹性热力学理论及有限元理论，建立计及与不计及金属铰链的环形可展天线的热变形分析模型，研究了非均匀温度场对环形可展天线形面精度和张力比的影响规律。研究结果表明：相较于不计及金属铰链的环形可展天线，计及金属铰链的环形可展天线的形面精度和张力比均发生恶化，其中形面精度变化值已达到毫米级。研究结果对同类型环形可展天线的热-结构分析有重要的借鉴意义，可为天线的结构设计提供参考。     

重力对火炮动力偶臂测量与计算影响研究

动力偶臂是影响火炮射击稳定性和射击精度的关键参数.采用结构有限元方法建立了重力载荷作用下的火炮后坐部分变形计算模型,得到了不同射角条件下火炮后坐部分重力载荷作用变形结果,给出了重力对火炮后坐部分动力偶臂的影响规律,分析了火炮后坐部分方向质量偏心不影响其动力偶臂测量结果的原因,指出了专用夹具实验测试方法没有反映重力效应引起的身管弯曲使后坐部分质心变化的不足,提出了重力对火炮动力偶臂影响的修正方法,传统的专用夹具实验测试结果必须经过修正才能得到精确值.     

大口径网面空间可展开天线结构撞击动力响应研究

在轨运行的大口径空间可展开天线可能会遭遇空间碎片的高速撞击,这严重威胁了星载天线的安全服役。为研究空间网面可展天线支承结构及抛物面索网在高速撞击时的动力响应,选用ANSYS/AUTODYN有限元软件,建立大口径空间网面可展开天线动力学撞击仿真模型,模拟天线展开锁定时遭遇2.5 mm～7.5 mm的空间碎片撞击的全过程动力响应。考虑1.0 km/s～15.0 km/s的撞击速度和不同撞击位置工况下,天线结构的整体动力响应、关键杆件及抛物面索网损伤状态以及结构整体变形性能。结果表明：空间可展天线结构受微小空间碎片撞击的结构响应过程可分为局部振动、拉索约束以及整体振动三个阶段,撞击点越靠近天线形心,结构响应越明显,结构的平均变形越大;随着撞击速度增大,可展天线的结构平均变形表现为先增加后减小趋势,当撞击速度大于12.5 km/s时,天线受撞击的影响区域逐渐缩小;空间可展天线受微小空间碎片高速撞击时整体形面变形不可忽视,可为后续天线结构防护及易损性分析提供参考。     

计量文摘精粹

IDDQ测试全面系统化的研究;HIOKI3280-10型钳形数字万用表电阻测量系统测量不确定度的评定及动态预测;NIST时间频率溯源链的重要特征与思考;国际标准ISO5167：2003(E)的主要变化及应采取的应对办法;大口径超光滑表面粗糙度非接触检测系统;     

长输管道工程勘察技术探讨

本文论述了我国长输管道的现状及发展趋势，提出了用卫星遥感技术、数字摄影测量技术、地形测量技术、工程物探、原位测试和工程钻探技术进行工程勘察。     

基于B样条插值的高精度型面测量路径规划

为了解决型面检测时测量路径的规划问题,提高型面测量的效率和精度,本文针对单光束激光三角法非接触式型面检测专用测量系统,提出了基于B样条曲线插值的测量路径规划模型。针对影响单光束激光测量精度和效率的因素:景深范围、测头倾角等,利用B样条曲线插值模型规划出测量点的位置,使测量运动路径紧密结合型面曲率变化,提高了实际测量精度及效率,解决了大型型面测量的路径规划难题。     

大型数字阵列天线的软件化测试

数字阵列由于其众多的优点使其在雷达、通讯领域都得到广泛的应用。但是阵列天线各种系统的误差,严重影响系统的性能。所以,阵列天线的校正测试十分重要。随着大型天线阵面的发展,成千上万的天线单元增大阵面测试的复杂度和工作量。而专门的测试系统一般开发成本极高,而且不具备通用性要求。虚拟仪器系统开发平台LabVIEW结合通用的数据采集仪器,通过软化设计,编制具有友好人机交互界面的数据采集和监视VI(虚拟仪器),实现阵列天线测试过程中的通道监视、数据采集,最终完成数字天线阵列的测试工作。