基于提高准直器插入损耗的研究

在几何光学和高斯光束传输理论的基础上,利用矩阵光学原理和高斯光束耦合理论对准直器的原理和损耗进行计算和分析,并提出一种能有效降低插入损耗的方法.     

硬X射线调制望远镜准直器的有限元分析

利用有限元方法对硬X射线调制望远镜的关键部件准直器进行了分析与计算。首先，基于有限元软件ANSYS提出一种SOLID单元与SHELL单元自由度连接的方法，并应用此方法建立了准直器的有限元计算模型。然后计算了不同设计参数的准直器在过载情况的应力与应变；最后对准直器进行了模态分析，得到前100阶固有频率与振型。文中的分析结果为准直器的结构设计提供了重要依据。     

基于Zemax的C-lens光纤准直器点精度分析

为了解决市场对小点精度光纤准直器的日益增长要求,通过运用高斯光学和几何光学理论,使用Zemax软件对C-lens准直器进行建模,给出了不同的因素对光纤准直器点精度的影响规律。从实际产品和生产工艺角度出发,在透镜焦距为1.91 mm的限定条件下,分析了元件角度、透镜球面偏心、C透镜长度、C透镜材质的改变对点精度的影响规律。模拟的结果表明：当元件的角度为0°时,点精度为0°;当透镜球面偏心为0 mm,且没有角度影响时,光纤准直器的点精度为0°;当C透镜的长度正好等于0.25P时,点精度达到最小值0°;当C透镜材质为Silica时,点精度达最小值为0.38°。将分析结果结合工业生产工艺指标进行了讨论,提出了实际应用改善的方向。通过案例分析,提出了点精度优化0.45°的方向,Zemax模拟平均值为0.95°,样品测试平均值为0.76°,结果表明Zemax对光纤准直器的点精度分析具有一定的指导意义。     

基于图像处理技术的光纤准直器封装新方法

运用"可检测性"概念和Design For Test(DFT)方法,提出了一种基于图像处理技术的光纤准直器封装方法。在装配前利用机器视觉和数字图像处理技术保证插针到达正确相位,然后保持插针相位姿态不变插入不锈钢套筒,同时光纤插针做进给运动,以调节插针和自聚焦透镜在不锈钢金属套筒中的间隙,使插针快速地到达最佳装配位置,保证输出光功率最大。该系统主要由CCD摄像机、图像采集卡、系统控制和图象处理软件构成,由计算机控制其装配全过程。实验证明了该系统的有效性和实用性,其相位误差可控制在公差±3°内,满足光纤准直器装配精度要求。该封装方法已应用于生产,较大地提高了生产效率和产品合格率。     

基于DSP的多叶准直器叶片位置控制精度的研究

针对肿瘤治疗病灶靶区的要求,描述了适形放射治疗装置中多叶准直器的结构和工作原理,提出了将数控系统中运动控制理论应用于多叶准直器叶片位置的精确控制,利用DSP＋FP—GA的前馈-反馈控制方式实现,并进行了仿真模拟,结果表明该方法能较好地满足多叶准直器叶片位置控制的精度。     

基于DSP的多叶准直器叶片位置控制精度的研究

针对肿瘤治疗病灶靶区的要求,描述了适形放射治疗装置中多叶准直器的结构和工作原理.提出了将数控系统中运动控制理论应用于多叶准直器叶片位置的精确控制,利用DSP FPGA的前馈-反馈控制方式实现,并进行了仿真模拟,结果表明该方法能较好地满足多叶准直器叶片位置控制的精度.     

靶准直器悬臂Y向调整机构受力和变形研究

靶准直器是惯性约束核聚变靶场中的重要部件,其在靶室中的位姿是保证靶定位瞄准精度的主要因素之一。为了实现微米级的定位瞄准精度,需要利用调整机构对靶准直器位姿进行调整。本文采取理论分析、有限元仿真和实验验证相结合的方法对靶准直器悬臂Y向调整机构的受力变形和稳定性进行了研究。根据对Y向调整机构的受力变形分析,得到结构受力变形的理论关系式,可从理论上优化Y向调整机构的刚度和稳定性;基于有限元仿真对Y向调整机构进行相应约束条件下的稳定性分析和结构优化;利用实验装置对靶准直器整体稳定性进行实验测试。实验结果表明:Y向调整机构优化后,靶准直器静态Y向变形由原来的7.9μm减小至小于2μm,动态稳定性满足系统2μm/2h的稳定性要求。同时,试验、仿真和理论分析结果的变化趋势一致,验证了理论和仿真分析的正确性。     

光纤阵列准直器设计及其发散角测量

传统基于单个固定折射率透镜和渐变式折射率透镜制备光纤阵列准直器的方法,存在阵元数扩展困难、封装工艺复杂且集成化困难等缺点。利用光学微透镜易阵列化且阵元特性一致性好等优点,提出了基于平凸微透镜阵列制备光纤阵列准直器的方法。根据高斯光学和矩阵光学理论,对光纤阵列准直器的准直特性进行了理论分析和仿真,确定了光纤阵列准直器的相关设计参数,据此加工制备了四阵元一维排布光纤阵列准直器,其阵元间距为250 μm。通过远场光斑法对光纤阵列准直器的主要性能参数远场发散角进行了测量,并采用蒙特卡洛法对测量不确定度进行了分析与评定。光纤阵列准直器各通道远场发散角的测量值分别为0.69°,0.67°,0.71°,0.68°,测量扩展不确定度为0.02°,该测量结果在设计容差(0.68±0.03)°之内。该光纤阵列准直器具有良好的准直特性,能够满足光纤通信系统中光纤阵列准直器小型化和集成化的需求。     

小型准直式红外地球模拟器研究

地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件—摆动扫描式红外地球敏感器的一种重要地面模拟试验与精度标定仪器。本文针对卫星同步轨道高度(35786km),采用准直式方案,研制了一种口径为Φ150mm的准直式红外地球模拟器,它能提供17.46°的地球张角,实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球。文中详细介绍了准直式红外地球模拟器的组成和总体结构,采用红外光学技术,设计了锗准直透镜,通过理论分析得出地球光阑、热地球位置和大小与地球张角、锗准直透镜光学参数之间的关系,为地球模拟器的研制提供了设计依据。地球张角是衡量地球模拟器精度的指标,通过实验对地球张角进行了测试,结果表明地球张角误差小于±0.05°。     

Monte-Carlo法在测量不确定度评定中的应用

测量不确定度是与测量结果相关联的参数 ,表征合理赋予的被测量之值的分散性。在测量过程中存在许多可能引起测量结果的不确定度分量 ,这些分量具有不同特征 ,一般应为服从各种分布的随机变量 ,当随机变量出现非正态分布时 ,用常规方法求解会产生较大偏差。 Monte- Carlo法是利用计算机模拟生成服从各种分布规律的随机数并进行统计分析处理 ,经实际运行已验证其实用性和准确性     

蒙特卡罗方法在空气加热器设计中的应用

针对空气加热器内部电加热管位置对其出口温度影响较大这一问题，采用蒙特卡罗（Monte-Carlo）方法分析并编制了计算机程序，完成了对加热管位置的随机布置，然后采用有限元方法并结合仿真分析软件ANSYS对加热器内的温度场进行了数值模拟，得到使其出口温度达到预定值时所需的最少加热管数目和各个管的合理位置，从而实现了用计算机辅助设计空气加热器，为工程设计提供了理论依据。     

基于蒙特卡洛模拟与响应面方法的公差建模

针对现有机床精度设计方法实用性不强的问题,提出了一种基于蒙特卡洛模拟与响应面方法的公差建模方法。采用基于数学定义的公差分析理论建立公差的变动不等式与约束不等式;运用蒙特卡洛模拟法进行仿真试验,模拟实际公差表面的变动,生成公差变动要素的实际变动区间;以公差与试验得到的公差变动要素实际变动区间带宽值为建模样本,运用响应面方法建立两者间的响应面模型;对一个典型实例进行分析,分析结果表明,该方法符合工程实际,具有较高的建模精度及技术经济性。     

基于Monte-Carlo方法的耳垂动态光谱检测研究

选择耳垂作为测量部位,建立了多层耳垂组织仿真模型,利用Monte-Carlo方法研究了不同光源特性(光束半径,入射能量大小及分布等)及模型参数下耳垂组织模型的光透射能量及分布规律,由透射光能量分布、光电二极管光敏面积和探测灵敏度推出特定测量信噪比要求的入射光能量。研究结果表明,耳垂组织的实际入射光能量能够满足动态光谱检测的要求,获得了更高的动态光谱测量精度,可满足动态光谱法的血液成分检测的要求。     

程序实现蒙特卡洛法确定机械零件的应力和强度分布

根据蒙特卡洛法和有关应力和强度的理论,在Visual C 6.0的环境下开发了蒙特卡洛法确定应力、强度分布的通用程序,从而确定机械零件的应力、强度分布.     

用蒙特卡洛法进行6腿并联机床精度综合

在综合考虑零部件制造公差和运动副配合间隙的基础上，利用蒙特卡洛法对6腿并联机床进行了精度综合。结果表明，这种方法简便直观，易于编程。     

A new optimized uncertainty evaluation applied to the Monte-Carlo simulation in platinum resistance thermometer calibration

The basic steps for evaluating the measurement uncertainty according to ISO approach, propagation of uncertainties and Monte-Carlo simulation are investigated. These methods during a case study in a temperature secondary laboratory for uncertainty assessment of a platinum resistance thermometer calibration are illustrated. For considering some sources of variability in the measurement which may not be appropriately treated and the computational efficiency in simulation model, a simulation optimization and a Genetic algorithm are proposed to establish lower and upper bounds as limit standards for simulation results.     

基于蒙特卡罗的数字化加工误差预测方法研究

以薄壁套筒类零件的车削加工为研究对象,分析了影响加工精度的各种主要因素,基于加工成型原理,建立了加工误差预测数学模型,在该模型中融入了工艺系统中存在的随机误差因素。针对加工误差预测函数中有随机变量的问题,给出了一种基于蒙特卡罗的求解方法,由于预测结果是一个概率分布,提高了加工误差预测的有效性。文章最后给出了验证实例。     

基于拟蒙特卡罗方法的三维公差综合仿真

针对计算机辅助三维公差综合中蒙特卡罗仿真计算收敛速度慢以及结果不稳定的不足,提出了基于拟蒙特卡罗的三维公差综合仿真方法。在基于旋量参数和旋量矩阵的三维公差表示方法的基础上,利用机器人学中刚体坐标变换及广义逆矩阵的相关知识建立了三维公差综合仿真等式。给出了拟蒙特卡罗方法中采用Halton序列产生正态分布随机数的方法以及基于拟蒙特卡罗的三维公差综合仿真流程。最后,将所提方法应用于齿轮泵装配实例,结果表明,拟蒙特卡罗方法收敛速度快,获得的结果稳定、可靠,可以简单高效地应用于计算机辅助三维公差综合的模拟仿真。     

随机平面桁架动力特性蒙特卡罗法的节俭研究

考虑平面桁架所有结构参数的随机性，通过随机因子法和对随机参数间相关性的研究，对结构的质量矩阵和刚度矩阵的随机性提出了两种近似处理方法。第1种方法能获得结构动力特性均方根上限，第2种方法能获得结构动力特性随机性的近似解，这两种方法都能显著节俭Monte—Carlo数值模拟法求解的计算量。算例表明，该方法不但节省了数值模拟的时间，且具有较好的精度。