差压式流量传感器的数值模拟与优化设计

利用RNGk-ε模型对100mm口径锥体差压式流量传感器进行了CFD数值模拟实验,其等效直径比β值分别为0.50,0.65,0.85,前锥角分别为40°,45°,50°,后锥角分别为120°,130°,140°,共27种锥体组合。实验结果表明:β值越大,流出系数越小,且流出系数更易受雷诺数的影响;β值相同时,前锥角对流出系数具有较大影响,且较大的前锥角可减弱雷诺数对流出系数的影响;后锥角对流出系数的线性度具有一定程度的影响。     

光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究

对光纤法布里-珀罗(F-P)腔长偏振互相关解调法中的双折射光楔进行了理论和实验研究,建立了双折射光楔对干涉光程差影响的数学模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明,当楔角为4°时,要保证楔面内任意点处的光程误差在15nm以内,入射角应小于0.3°,光楔光轴倾斜应小于0.8°,楔面垂直度误差应小于0.15°。采用光楔进行了偏振光干涉实验,实验干涉条纹与理论条纹基本一致,实验干涉条纹的倾斜度与理论倾斜度相差0.02°。     

铌酸钾晶体的倍频特性研究

对我国的铌酸钾晶体的光学倍频特性进行了较系统的研究。经计算机计算得到满足位相匹配的θ和ψ角。其中一些对应的角是 θ:19°20°30°40°50°60°70°80°90° ψ:0° 14.93°40.67° 46.86° 48.68° 48.61° 47.72° 46.78° 46.38° 实验值与计算值符合得较好。计算了该晶体第Ⅰ、Ⅱ类匹配的有效非线性系数;其最大值(Ⅰ类)为2.448×10~(-11)m/V,此时相应的匹配方向是:θ=22°,ψ=25.17°。在20°以后有效系     

1″级四面体组合合作目标激光雷达散射截面实验与理论研究

采用激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）测量系统，在１．０６μｍ激光波段，测量了１″级四面体角反射器俯仰角０°时，方位角±５０°范围的ＬＲＣＳ，并对由四面体角反射器组合而成的梯形合作目标进行了俯仰角０°～２４°变化时，方位角±６４°范围的激光雷达散射截面测量，角分辨率１°。给出了实验曲线与数据，实验结果与理论计算较好吻合。表明合理选择角反射器组合形式，保证加工精度，可以增强反射信号，扩大光测范围，实现在恶劣条件下，雷达的远程和大角度范围跟踪。最后讨论了影响测量精度的原因。     

正交有限视角光学层析重建图像的计算机模拟

本文提出了正交有限视角少数投影光学层析技术重建图像的重要性;对正交光路系统各１６°,１４°,１２°,１０°范围内的投影视角采用联合代数重建算法实现了图像重建的计算机模拟;分析了重建精度与采样密度,采样间隔的关系,结果表明,小视角少数投影情况下重建出较高质量的图像是可行的。     

锥形光纤与楔形光纤的耦合

用实验方法测量了楔形光纤与锥形光纤的耦合效率,作出耦合效率随楔形光纤的半楔角及锥形光纤半圆锥角的变化曲线。从实验结果可以看出,楔形与锥形光纤的耦合效率随半楔角增加而增大。当半楔角由15.0°增大到30.3°,半楔角由44.9°增大到55.2°时,耦合效率曲线呈较快的上升趋势;当半楔角由30.3°增大到44.9°时,耦合效率曲线上升趋势变缓。当锥形光纤半圆锥角增加时,耦合效率也随着增大;并且随着楔形与锥形光纤的间距的减小而增大,在间距由0.10mm减小到0.03mm时,耦合效率曲线呈较快的上升趋势;在间距由0.03mm减小到0.01mm时,耦合效率曲线呈下降趋势。     

KTP光学参量振荡器输出激光的空间模式和光束质量

理论上通过二维傅里叶变换求解耦合波方程 ,分析了KTP光学参量振荡器 (OPO)信号光的空间分布 ;实验上利用Nd∶YAG倍频激光 ( 5 3 2nm)抽运非临界 (θ =90°,φ=0°) 及临界相位匹配KTP (θ =62 7°,φ=0°) OPO ,测量了参量光的空间分布、远场发散角及M2 因子等参数 ,讨论了抽运功率、谐振腔长、残余光后向二次抽运对OPO参量光的发散角和光束质量因子M2 的影响。     

应用于VCSEL的宽角度光束控制非周期性高对比度光栅阵列

设计了特定周期和占空比的非周期性高对比度光栅来实现光束的波前相位控制,进而实现对光束的多角度控制.在研究中,采用有限时域差分法模拟了特殊排列的非周期高对比度光栅,并获得了-10.644°,-21.176°,-28.307°,10.644°,21.447°和28.418°的光束控制角度.基于这种多角度控制的高对比度光栅阵列,提出了一种具有多角度光束控制的VCSEL光源,这种尺寸极小的宽角发射VCSEL光源系统能使激光雷达系统的结构紧凑化和微型化.     

小型化前倾毫米波双狭缝天线的设计与制作

常规侧向探测天线主波束垂直于天线辐射面,会导致飞行探测漏报率高,因此有必要研究具有前倾探测功能的天线,以提高探测准确率。基于HFSS软件,设计了狭缝天线结构。设计的输入参数如下：频段为36.85~37.15 GHz,收发隔离度优于50 dB,前倾角为20°~24°,旁瓣抑制度要求大于-10 dB,天线长度小于85 mm,方位角大于80°,俯仰角小于11°,增益大于11 dB。测试结果表明,天线增益为12 dB,在36.85~37.15 GHz条件下,方位角位于116°~134°之间,俯仰角位于8°~9°之间,前倾角在22°~24°之间,旁瓣抑制度位于-11.45~-14.60 dB之间,且波束方向可控。在36.5~37.5 GHz频率范围内,驻波比保持在1.413以下,收发隔离度保持在-51.132以下,天线总长度为83 mm。该天线的测试结果与设计一致,能满足设计要求,为无人机侧向探测器提供天线技术支撑。     

差压式流量传感器的数值模拟与优化设计

利用RNGk-ε模型对100mm口径锥体差压式流量传感器进行了CFD数值模拟实验,其等效直径比β值分别为0.50,0.65,0.85,前锥角分别为40°,45°,50°,后锥角分别为120°,130°,140°,共27种锥体组合。实验结果表明：β值越大,流出系数越小,且流出系数更易受雷诺数的影响;β值相同时,前锥角对流出系数具有较大影响,且较大的前锥角可减弱雷诺数对流出系数的影响;后锥角对流出系数的线性度具有一定程度的影响。     

一种基于TDOA的多天线联合测角算法

针对分布式多天线系统中传统测角方法存在测量精度偏低、宽带信号不适用等问题,提出了一种基于时延差（Time Difference of Arrival,TDOA）测量的多天线二维测角算法。该算法基于最小二乘原理,综合利用多基线测量结果进行迭代计算,有效提高了估计精度,且无需解模糊。推导了算法的克拉美罗界(Cramér-Rao Lower Bound,CRLB)与均方根误差表达式,讨论了算法的测角性能。当天线数为7、天线间距100 m、时延估计精度优于10 μs时,测角精度接近CRLB,方位角精度优于3°,俯仰角精度优于4°。算法复杂度适中,能够应用到多天线无源侦察、空间目标跟踪等应用中。     

高功率TEA CO_2腔内棱镜调谐激光器

在一个两级同步运转的紫外光预电离TEA CO_2激光器中,采用平行平面谐振腔,腔的一端为镀金平面反射镜,另一端为未镀膜的锗平面输出镜。腔内放置三块NaCl棱镜(棱镜角分别为:56°,66°,67°),实现了脉冲TEA CO_2激光器的选支振荡。当全反射平面镜逐步转动3°19′时,获得CO_2 10.4     

基于开关扩展卡尔曼滤波的姿态估计

针对低成本动中通系统中的姿态估计问题,提出一种开关扩展卡尔曼滤波算法。以 无航向角的姿态更新算法为基础,根据微机械陀螺和加速度计分别建立系统状态方程和测量 方程。针对机动加速度的影响,设计了三维开关扩展卡尔曼滤波方程,对载体姿态角和陀螺 零偏进行实时估计。实验结果表明,该算法能够准确估计载体姿态和陀螺零偏,姿态角估计 误差小于0.5°,俯仰角和横滚角估计误差的方差分别为0.130 1°和0.140 5°, 两轴陀螺零偏误差均值均小于(2×10-4) °/s,能够满足动中通的应用要求。     

基于数字高频检相式的激光测距光学系统设计

为了改善相位差法激光测距测量精度低的现状,采用高频检相法代替模拟测相法,即数字高频检相式的激光测距光学系统来提高测距精度。实现了10MHz的激光调制频率,设计了准直透镜,给出了设计指标,利用ZEMAX软件对光束准直前后进行了对比分析,并通过实验验证了光学系统设计的可行性。结果表明,标准差最大为0.12°,重复距离精度可约达1mm,误差最大为0.09°,最小为0.011°,说明测量的重复性比较好、稳定度高,满足了精度要求,达到了提高精度的目的。     

多偏振方向对低照度伪装目标偏振度提取的影响

基于Stokes矢量和Mueller矩阵,推导了任意偏振方向的线偏振度表达式,实施了多偏振方向的低照度伪装目标偏振检测实验,以多种伪装相关的人材料三波段偏振反射实验数据为依据,采用数值计算方法讨论了上述实验结果,探讨了多偏振方向影响偏振度的误差和稳定性问题。研究表明,探测角在镜面反射方向附近,间隔60°的偏振度图像的清晰度和对比度较高,数值计算结果能合理地解释实验结果,一致性较好;发现当三个偏振方向角A、B、C之间的间隔角度ΦAB∈［40°,80°］和ΦAC平均值为2.06ΦAB时,偏振度标准差较小,低照度条件下获取的偏振信息较稳定。     

calcite/BaF2紫外偏光镜光束偏离角光谱特性研究

为了研究冰洲石氟化钡紫外偏光镜的光束偏离角随波长的变化规律,利用数值计算软件进行了分析,得出了偏离角的光谱特性,并据此提出了两种修正光束偏离角的方法。通过修正,使得偏离角从0.2°减小到0.05°,改善了偏光镜的性能。     

基于MEMS微惯性器件的姿态测量 单元设计与测试

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域,为提高MEMS姿态解算精度,采用 Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件,Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计－磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度,介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试,无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°,横滚角精度 0.5°,航向角精度1.1°。     

一种具有宽角稳定相位中心的双频段圆极化GNSS天线设计

本文介绍了一种在宽波束范围内具有稳定相位中心的双频段圆极化 GNSS(全球卫星导航系统)天线。天线设计为层叠空气腔式天线结构,采用幅度相等,相位相差 90°的四端口馈电方式,空气腔式天线在宽角范围内获得了较好的圆极化辐射特性。对称结构以及等幅等相差馈电的天线设计,可在宽角范围内获得较高的相位中心稳定度。测试结果表明:在四个导航频段内, 天线波束宽度大于±36°,±46°角域范围内的轴比小于 3dB,±70°角域范围内的相位中心稳定度小于 1.61mm,具备很强的工程应用价值。     

基于激光测量的高速非接触角度检测技术研究

提出了一种基于光学三角法测距原理的高速非接触光学角度测量方法,利用两个激光位移传感器测量物体具有角度变化时产生的位移,实时计算得到物体一维运动角度,在摇摆台上进行角度范围及精度的实验,并使用光纤陀螺进行角度实时同步测量,通过最小二乘拟合法对误差进行补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,测量频率2000 Hz。该角度测量技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。     

基于介电润湿液体棱镜阵列的光束调整器

为实现在三维空间上对不同光束(平行光、会聚光 、发散光)的调整,提出了一种基于介电润湿液体棱镜阵列的光束调整器。根据几何光学、 矩阵光学和介电润湿理论,推导出光学传递函数,分析了该光束调整 器的控光能力,讨论了工作电压对光束调整器调控性能的影响,并通过仿真模型的验证。结 果表明,该光束调 整器可以实现平行光的扩束、缩束、平移、会聚和发散;还可对发散光进行光束调整,改变 出射光的发散角度、 使其变成会聚光或平行光;同时,该光束调整器还可以实现对会聚光进行调节的作用,出射 光可以为会聚光、 平行光或发散光。当直径为5mm的平行光经光束调整器,其直径变化范围为3.08 mm,可左右平移 0~0.92 mm,其焦距f可在7.96 mm~∞(双层液 体界面为双凸形)范围内或在－∞~－25.99 mm(双层界面为双凹 形)范围内调节;对于发散角为20°的发散光,经过该光束调整器, 当出射光为发散光时,其发散角的变化范 围为0°~45.7°,当出射光为会聚光时,其会聚角的变化范围为0°~14.48°;对于会聚角为20°的会聚光,当出 射光为会聚光时,其会聚角的变化范围为0°~49.88°,而当出射光 为发散光时,其发散角的变化范围为0°~16.02°。