单晶锗光学表面数控高速抛光优化试验

为研究单晶锗镜片表面光洁度无法达到要求的加工技术难题,基于数控高速抛光方法,开展了聚氨酯和沥青两种抛光模的数控高速抛光优化试验,以Preston理论为基础,通过不断优化工艺流程和参数,结合运动轨迹仿真和功率谱密度计算,对比分析了两种抛光模的加工效率和表面质量控制能力.试验结果表明:两种抛光方式均能获得较高的面形精度,聚氨酯抛光模具有较高的加工效率,但光学表面微观形貌控制能力较差,沥青模抛光得到的表面粗糙度RMS相比聚氨酯模提升近3 nm.通过单晶锗光学表面数控高速抛光试验,最终优化并提出了聚氨酯初抛光与沥青精抛光相结合的方式,并进行了试验验证.     

环带式磁流变抛光加工石英光学零件实验分析

针对磁流变抛光工艺参数对加工石英光学零件表面粗糙度的影响规律,进行了平面石英玻璃光学零件的工艺实验.应用正交实验方法分析了磁流变抛光中主要工艺参数:磁场强度、工件轴转速、平摆速度、抛光盘与工件间的间隙对石英玻璃表面粗糙度的影响规律,确定了石英玻璃磁流变抛光最优工艺因素.并分阶段采用不同工艺参数进行磁流变抛光,抛光后石英玻璃光学零件的表面粗糙度值达到0.6 nm.     

射流等离子体工艺参数对物理抛光效果的影响

为实现超光滑表面光学元件的高精度无损加工,将大气射流等离子体炬技术引入到超光滑光学元件加工中.以石英玻璃为加工对象,对大气射流等离子体炬的物理抛光去除效应进行了研究,分析了大气射流等离子体炬放电功率、抛光时间、样品处理位置等工艺参数的变化,对石英玻璃刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,以空气为工作气体时,对石英玻璃的刻蚀速率最高可达4.6nm/min.经抛光处理后的石英表面粗糙度受到工艺条件的影响,在等离子炬功率为420～460W,作用距离16～22mm范围内,石英玻璃的表面粗糙度有明显下降,随着抛光时间的增加,呈现出收敛性.     

等离子体抛光对表面粗糙度的影响

为了得到超光滑表面且无表层损伤的光学元件,引入一种新型的超光滑表面加工技术——等离子体抛光.在新设计的等离子加工实验平台上进行了等离子体加工工艺实验,对氧气流量,放电功率大小,磁场大小几个参数对基片表面粗糙度的影响进行了实验研究,且优化了工艺参数.结果表明增加氧气流量,合理控制功率和磁场强度都会使等离子体抛光基片表面粗糙度减小.当氧气流量为50 sccm,功率为80 W,磁场强度为17 mT时,粗糙度达到最小值0.9 nm.     

数控气囊式抛光结构设计与非球面加工工艺技术研究

非球面光学元件由于具有改善系统成像质量、提高光学性能等特点被广泛的应用于各类光电产品中,因此如何抛光加工出高精度非球面元件成为国内外学者面临的难题.对数控气囊抛光方法抛光非球面元件的工艺进行研究,分析气囊抛光的加工原理,设计气囊式抛光头的结构,并对材料去除函数进行分析.在实验过程中使用硅胶气囊与橡胶气囊对非球面元件进行抛光对比,采用轮廓仪测量非球面面型,并使用高倍放大镜检测表面质量.结果表明,利用数控气囊抛光方法可以加工出光滑的非球面表面,粗糙度为0.9nm,该方法是抛光高精密非球面光学元件的有效方法,且数控气囊抛光工艺具有可扩展性.     

超精密加工表面特性的功率谱密度表征与分析

为了了解加工方法和参数对加工表面特性PSD表征结果的影响规律,采用功率谱密度方法(PSD)对超精密磨削加工表面进行了表征与分析.应用Dimension 3100原子力显微镜对超精密加工表面进行测量,得到三维微观形貌和数据,以空间波长为横坐标,功率谱密度为纵坐标输出PSD图像,简单直观地分析了加工表面空间波长分布及不同波长在表面所占的比重,对比分析了加工方法和参数对PSD表征结果特征的影响.实验结果表明,超精密加工表面PSD图像的主导频率、波长分布特点以及各波长的PSD值大小等参数不仅可以同时体现横向尺寸及高度尺寸特性,而且能够得到表面误差的空间频率分布和方向特性信息.     

光学石英玻璃加工表面微结构特征

光学石英玻璃是光学精密器件的常用材料,其表面加工质量直接决定光学器件性能。借助光学显微镜和AFM,研究光学石英玻璃加工后表面微观形貌与损伤层厚度,探索表面缺陷与亚表层损伤形成机理。结果表明,切片表面损伤最严重,损伤最大深度近50μm;粗磨表面次之,损伤最大深度近30μm;精磨后表面粗糙度与损伤层厚度皆大大降低;粗抛样表面存在少量划痕与破点;精抛样在显微镜下观察不到表面缺陷,损伤层厚度小于1μm。古典抛光表面粗糙度小、光洁度优于CMP表面,但CMP表面产生划痕或破点的几率远小于古典抛光。     

离子束入射角对熔石英表面粗糙度的影响

超光滑的表面对高性能光学系统的性能至关重要,为了可以实现离子束抛光对元件表面超光滑的制造,离子束抛光(ion beam figuring,IBF)引起的元件表面形貌光滑化和粗糙化在很大程度上取决于加工条件.通常不正确的离子束抛光方法会导致光学表面的粗糙度增加,选择合适的加工方法可以减小表面的粗糙度,实现表面的超光滑.结果表明:基于高精度的离子束抛光技术,为了改善熔石英表面粗糙度,采用了0°～45°之间不同入射角度的离子束倾斜抛光进行研究,小角度(0°～30°)倾斜入射抛光可以较好地改善表面粗糙度,实现了离子束倾斜超光滑表面的生成,而在大入射角时观察到纳米级波纹图案,粗糙度值显著增大,不利于生成超光滑的表面.     

光学非球面柔性抛光表面粗糙度的研究

为了研究FRP-1型非球面柔性抛光机加工非球面零件的可行性,利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光实验.采用单因素工艺研究法对抛光机的工件轴转速、非球面工件的口径和其最接近圆曲率半径等工艺参数对表面粗糙度的影响进行了分析.实验表明提高工件轴转速可提高抛光效率,且抛光小口径大曲率工件的效率要优于大口径小曲率的工件.在上述研究基础上对K9玻璃材料的非球面工件进行抛光实验,60 min后工件的表面粗糙度由最初的Ra150 nm收敛到Ra8.55 nm.利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光效果良好能够满足非球面光学零件的加工精度的要求.     

软金属球精密/超精密镜面抛光工艺

为了探究软金属球精密超精密加工的新途径,采用精密/超精密镜面抛光技术,对其进行镜面抛光实验.实验结果表明:研抛压力、抛光液的p H值、磨粒大小和研抛垫的厚度是影响表面加工质量的主要因素.当研抛压力在0.6~0.8 N/cm2、抛光液p H值为10、磨料粒度为W0.5、研抛垫厚度为2 mm时,抛光效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善表面加工质量,得到表面粗糙度Ra为0.039μm的已加工表面.     

Effects of chairside polishing and brushing on surface roughness of acrylic denture base resins

The effects of 3 chairside polishing kits and mechanical brushing on the surface roughness of 3 different acrylic denture base resins were compared. Acrylic denture base resins (auto-polymerizing, heat-polymerizing, injected heat-polymerizing resins) were examined after a tungsten carbide bur, and after chairside polishing using 3 polishing kits and pumice. The specimens were subjected to mechanical brushing using a wear tester to simulate 30 000 strokes of brushing. The surface roughness of the acrylic denture base resin specimens was measured using a contact profilometer. After the test, the random polished acrylic resins were evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Acrylic denture base resins polished using the 3 types of polishing kits had a smoother surface than those finished with the tungsten carbide bur (p<0.05). The surface of the resin polished by a TC cutter exceeded the R _a of 0.2 μm (p<0.05). The auto-polymerizing resin showed a significantly higher surface roughness than the heat-polymerizing resin and injected heat-polymerizing resin (p>0.05). In the case of polishing step wise, there was almost no change in surface roughness after brushing (p>0.05).     

无线电波传播的随机游动模型及其应用

使用二维渗流网格描述城市无线传播环境,使用随机游动过程对在该环境中传播的无线电波进行建模,在此基础上分别使用Bernoulli等概率试验和最大熵原理方法计算随机射线在传播空间的概率分布.建立无线电波传播的概率模型后,得到做随机游动的电磁射线在二维随机网格信道中平均接收功率的解析表达式,结果发现信道中平均接收功率随距离呈指数函数形式衰减.对该解析公式的数值特性进行研究,表明其计算精度非常高.对接收功率随环境参数的变化规律进行分析,使用实验数据验证本文得到的平均接收功率模型,证实理论值与实验值吻合较好.     

基于硫系玻璃非球面抛光工艺研究

硫系玻璃非球面透镜具有优异的红外光学性能,分析了硫系玻璃材料的光学和热力学特性,针对硫系玻璃质软,热膨胀系数大,依据自适应迭代驻留时间算法理论,采用数控气囊式抛光对?50mm硫系玻璃非球面透镜进行抛光。通过正交试验确定了透镜在抛光过程中的气囊抛光头旋转速度、气囊充气压力值、氧化铈抛光液浓度等工艺参数,再使用带有聚氨酯抛光垫的气囊对透镜进行多次抛光,并检测其面形图。最后通过分析对比实验,在实验基础上改用金刚石微粉作为抛光液,对透镜进行最后阶段的面形修正抛光,其表面粗糙度Ra值为9.28nm,PV值为0.6097μm,表面疵病B为Ⅲ级。     

双面抛光硅单晶表面光电压的计算

在小注入、稳定光照、忽略电场影响的情况下, 简要分析了影响光电压大小的因素。设样品的少子产生率仅是一维坐标的函数, 计算了Ｐ 型双面抛光硅单晶样品的表面光电压。结果表明, 表面势、光照强度对表面光电压的影响较大, 少数载流子在硅中的扩散长度、样品厚度等对表面光电压也有一定的影响。由于背抛光面对受光面入射光的反射, 使得少子产生率和受光面表面光电压都高于单面抛光片。     

流体激励作用下换热管和挡板随机碰撞响应研究

当流体诱发换热器管束的振动较大时,换热管振幅最大处会产生换热管和挡板之间的碰撞,导致换热管产生微动磨损,进而产生破坏。利用ANSYS软件对某型换热器换热管的瞬态流体激振响应进行了有限元分析,在此基础上,研究了换热管和挡板之间由于较大的激振响应振幅所产生的随机碰撞现象,计算了换热管和挡板之间随机碰撞力作用下的非线性动力响应和振动规律,为换热器管束系统的设计提供了一定的理论参考。     

牛顿(Newton)前向插指

利用牛顿前向插指算子将牛顿插指推广到牛顿前向插指,并得到了n阶差商指与n阶商分之间的关系.     

1Cr18Ni9Ti的电化学抛光

本文研究了1Cr18Ni9Ti在H_3PO_4—H_2SO_4—CrO_3体系中的电化学抛光。探讨抛光液组分的作用、筛选抛光工艺条件、讨论抛光机理,并对比测定了抛光膜的光洁度和耐蚀性。试验表明,采用本文推荐的抛光工艺可得到光洁度高、平整性好、又具有较高耐蚀性的光泽表面。     

含颗粒的幂律流体两相湍流研究

建立了含颗粒的幂律流体两相流动控制方程，首次对泵离心叶轮内含颗粒的幂律流体两相流动进行了计算研究，计算结果表明：从进口到出口，幂律流体的速度减小，压力随半径增大逐渐升高，且压力面上的压力大于吸力面上的压力；吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，且靠近壁面处的大于叶道中的；最后比较了液固两相流与含颗粒的幂律流体的两相流的流动，流体相的紊动能有一定的差别，而且颗粒拟温度也有较大差别。     

Evolution of aggregate surface texture due to tyre-polishing

Three kinds of aggregates were polished by genuine pneumatic rubber tyres. The initial states of surface texture and dynamic friction coefficient were measured and their developments in polishing process were monitored. The characterizations of height distribution and power spectral density of aggregate surface texture were estimated. The changes of micro-texture were also investigated based on a fractal filtering method with sound theoretical backgrounds of rubber friction on rough surfaces. Global height reduction and differential removal of mineral component are observed in polishing process. It is concluded that the tyre-polishing action plays the critical roles in the micro-scale texture, and the evolution of friction of aggregate is governed by the micro-texture changes due to the differential removal of mineral component.     

Research of Energy-saving Control of Oil-well Power Heater Based on RNN Neural Network

For the beam pumping unit,the power consumption of oil-well power heater accounts for a large part of the pumping unit.Decreasing the energy consumption of the power heater is an important approach to reduce that of the pumping unit.To decrease the energy consumption of oil-well power heater,the proper control method is needed.Based on summarizing the existing control method of power heater,a control method of oil-well power heater of beam pumping unit based on RNN neural network is proposed.The method is forecasting the polished rod load of the beam pumping unit through RNN neural network and using the polished rod load for real-time closed-loop control of the power heater,which adjusts average output power,so as to decrease the power consumption.The experimental data show that the control method is entirely feasible.It not only ensures the oil production,but also improves the energy-saving effect of the pumping unit.