基于CT图像的高聚物黏结炸药颗粒边界勾勒算法

为了研究TATB基高聚物黏结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)内部颗粒边界分布,需要对PBX炸药通过计算机层析成像技术(Computed Tomography,CT)扫描得到的低质量原始图像进行分析,开发自动化炸药颗粒边界勾勒算法.对原始图像利用灰度统计信息和二值化方法计算得到二值化炸药颗粒草图,提出弹性胶囊算法从二值化草图中识别炸药颗粒的粗略边界,再结合形态学变换和分水岭算法识别出更精确的炸药颗粒单像素边界,最后结合灰度值统计数字特征和弹性胶囊粗略边界图信息调整边界宽度与灰度,得到最终边界勾勒结果.将该基于弹性胶囊和分水岭算法的边界勾勒结果与Canny算法、相位一致性算法、经典分水岭算法流程、基于超像素算法等有代表性的图像分割算法输出进行横向比较,结果表明该边界勾勒过程识别的准确度明显更高,并且通过单幅图像确定的算法参数在同批次样品其他图像中同样具有良好的效果,在满足边界提取精度要求的基础上,无需反复调整参数即可处理批量图像数据,缩减人工的投入,证实了自动化边界勾勒算法的实用价值.     

BNTF的合成、单晶结构和性能

以3,4-双(3'-氨基呋咱基-4'-)氧化呋咱(BAFF)为原料,采用廉价易得且绿色环保的丙三醇为溶剂,经氯化亚锡还原合成关键中间体3,4-双(3'-氨基呋咱基-4'-)呋咱(BATF),后经过氧化氢氧化得到3,4-双(3'-硝基呋咱基-4'-)呋咱(BNTF),总收率为59.0％.采用1H NMR、13C NMR、IR、MS和元素分析对BATF和BNTF进行表征,并成功获得BNTF单晶结构数据,BNTF晶体为正交晶系,属P212121空间群,a=0.71437(10)nm,b=0.96839(11)nm,c=1.51555(17)nm,V=1.0484(2)nm3,Z=4,Dc=1.876 g·cm-3,F(000)=592;优化BNTF合成工艺,考察投料比、反应时间及反应温度对BNTF产率的影响,获得的最佳工艺条件为n(BATF):n(35％H2O2):n(98％H2SO4):n(Na2WO4··2H2O)=1:60:40:0.86,反应时间3 h,反应温度30℃,收率可达93.3％;采用DSC法和TG-DTG法测定BNTF的热稳定性,分别用Kissinger法、Rogers法和Arrenhis法计算BNTF热分解反应的表观活化能Ea(147.83 kJ·mol-1)、指前因子A(9.33×1015 min-1)和分解速率常数k(2.18×10-44),计算了BNTF的热爆炸临界温度(Tb=201.36℃);利用Kamlet-Jacobs方程估算得到BNTF的爆速(8.3 km·s-1)、爆压(31.3 GPa);分别按照GJB772A-1997方法601.2和602.1测试BNTF特性落高(H50=43.0 cm)和摩擦感度(36.0％).     

一种燃速可调的光控固体推进剂燃烧特性

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度以及微推力等性能参数.结果表明:光控固体推进剂的燃速与燃烧室压强均随激光功率密度的增加而线性升高,与之相反,其点火延迟时间随激光功率密度的增加呈下降趋势.结合热电偶测温曲线,发现光控固体推进剂的燃烧过程主要分为五个区域:预热区、凝聚相区、三相区、气相区以及火焰区,与此同时,在1.343 W·mm-2的激光功率密度下,推进剂的燃烧火焰温度为1202.3℃.光控固体推进剂燃烧状态对于激光功率密度的依赖性对于实现推力的精确控制具有重要意义,通过改变激光功率密度的大小,成功实现了光控固体推进剂的推力控制;随着激光功率密度由0.344 W·mm-2增加到1.343 W·mm-2,光控固体推进剂的推力由1.58 mN上升至2.28 mN.     

微机电含能器件直写技术研究进展

直写技术(direct writing)作为新一代快速成型技术,具有成型速度快、成型一致性好、制备精度高等优点,在微机电(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)含能器件的制备上具有一定优势.本文阐述了MEMS含能器件常用的直写技术,在此基础上,针对直写技术在微纳含能器件中的研究现状,对MEMS装药、发火电路与换能元以及封装材料的直写技术进行了总结.提出了今后的研究重点:制备固含量高、性能稳定的含能墨水,提高含能墨水装药密度;制备低烧结温度的银油墨电路,同时发展MEMS含能器件换能元与封装材料的直写技术,探究直写精度的影响因素与规律,突破直写技术的应用瓶颈,推动MEMS含能器件的工程化应用进度.     

铝粉含量对GAP钝感推进剂性能的影响

以铝粉含量为5％、10％、15％和18％的缩水甘油叠氮聚醚(GAP)推进剂配方为研究对象,采用力学拉伸试验机、动态热机械分析仪(DMA)和模拟计算软件等,分析了铝粉含量对推进剂力学性能、界面性能、燃烧性能、安全性能、能量性能和密度等的影响.结果表明,以30μm铝粉代替320μm AP,随铝粉含量的提高,推进剂的最大抗拉强度和最大伸长率逐渐增大,界面性能得到进一步改善;推进剂在3～9 MPa下的静态燃速并未发生明显变化但压强指数由0.43降低至0.40.配方中铝粉含量为5％和18％的推进剂危险等级均达1.3级,其中铝粉含量为18％的推进剂配方的撞击和摩擦感度分别为0％和44％,低于铝粉含量为5％的配方(分别为4％和48％);软件模拟计算表明,铝粉加入量的提高使推进剂的能量和密度均呈上升趋势,但推进剂的标准比冲提升趋势趋于平缓.     

褶皱层数对玻璃纤维层合板拉伸性能的影响

为考察褶皱层数对玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板拉伸性能的影响,开展无褶皱和不同褶皱层数的试件拉伸测试,基于三维Hashin失效准则和渐进损伤失效理论建立有限元强度预测模型,对比分析试验与数值仿真结果.结果表明:拉伸强度随褶皱层数增加显著降低,铺层全褶皱时拉伸强度降低约50％;拉伸弦向弹性模量随褶皱层数增加而降低,破坏应变随褶皱层数增加而增大;最内侧,基体开裂和纤维断裂是最主要的失效形式;建立的有限元仿真模型可准确预测不同褶皱层数的玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板的拉伸强度和失效模式.     

海天背景红外成像仿真系统

设计了海天背景红外成像仿真系统:利用大气传输软件Modtran计算天空背景和太阳的红外辐射;基于JONSWAP海谱模型构建二维海面;基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射;最终可获得海天背景红外仿真图像.对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义.     

基于分布式算法FIR滤波器的设计与实现

提出了一种基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的有限冲击响应(Finite Impusle Response, FIB)滤波器的设计新方法,该方法利用分布式算法来并行实现FIR数字滤波器硬件电路,并用VHDL编程。仿真实验结果表明,该方法能使设计简单、灵活,同时利用加法器代替乘法器不仅节约了硬件资源,而且提高了数字信号处理的速度。     

TD-SCDMA中DOA估计的一种ESPRIT算法

智能天线是TD-SCDMA系统的关键技术之一,其核心为波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计和波束形成算法。目前大多数DOA估计算法都是以均匀线阵为基础,而TD-SCDMA采用的是8阵元的圆阵列天线,因此,文中采用空间预处理技术,将圆阵虚拟到均匀线阵,再用ESPRIT算法进行DOA估计,最后通过仿真验证了该算法的可行性。     

胶片扫描法精测微米光斑

为了精确测量零阶贝塞耳光束的中心亮斑半径,采用彩色反转胶片作为记录媒质,通过滚筒扫描的方法将底片上的图像转为数字图像,在对数字图像做必要的处理后,测量出氦氖激光的零阶贝塞耳光束的中心光斑半径为16.77μm±0.01μm,与理论计算值15.16μm吻合良好。实验结果表明,采用胶片测量微米量级的光斑具有高精度、低成本,可测截面面积大的优点,在1Hz超短脉冲实验中,可以替代甚至超越了常规的激光光束分析仪。