消除机械抖动激光陀螺闭锁误差的方法

理论分析了机械抖动激光陀螺(MDRLG)闭锁误差产生的原因,给出了闭锁误差与输入角速率、机械抖动频率和机械抖动幅度的关系。针对激光陀螺读出电路整脉冲计数解调的缺陷,提出了用抛物线方程描述激光陀螺输出信号零速率点的相位特征来补偿丢失的小角速率信息,并且利用激光陀螺零速率点相位的正弦值和余弦值以及零速率点相位的二阶导数进行闭锁误差补偿的新方法。仿真实验结果表明,在整周期采样过程中,激光陀螺最大输出误差由原来的6．25％减小到0．622％,有效地减小了闭锁误差,提高了激光陀螺的检测精度。同时该方法也使激光陀螺输出信号具有良好的稳定性和重复性。     

355 nm脉冲激光诱导等离子体开关削波

利用激光诱导等离子体开关技术,对355 nm脉冲激光自削波进行了实验和理论研究。分别采用5种不同焦距的透镜,集中讨论了透镜焦距及激光器输出单脉冲能量对脉宽压缩的影响,发现采用焦距为200 mm的透镜能够获得最佳的脉冲压缩效果。在聚焦透镜焦距200 mm,单脉冲能量160 mJ时,获得最短脉宽3.47 ns;在激光电离Cu小孔内壁表面及空气击穿共同作用下,获得了脉宽最短达2.11 ns的脉冲激光输出。此外,根据实验结果得到了355 nm激光空气击穿阈值,并与理论估算值进行比较,两者结果较为一致。     

大气中激光烧蚀铝靶冲量耦合系数实验研究

研究了激光与铝靶相互作用过程中,大气中激光功率密度与铝靶获得的冲量耦合系数的关系,通过改变激光聚焦在靶面上的光斑大小,得到冲量耦合系数与激光功率密度的关系。实验结果表明,当入射激光功率密度为3.47×106W/cm2时,铝靶获得的冲量耦合系数最高。该入射激光功率密度最佳值与理论计算值6.14×106W/cm2符合得较好。用激光支持爆轰波(LSDW)与固体靶相互作用的二维模型理论计算得到的冲量耦合系数与实验结果比较,二者趋势相同,定量比较有较大差别,原因是所用激光光斑面积偏大,不能按照该理论的点爆炸模型来计算。     

高功率激光焊接船板的组织性能

采用高功率激光进行船板材料的焊接实验。实验条件为:10 kW快轴流CO2激光器和5轴数控机床;船用St370-2低碳钢板;SG填充焊丝;Y型坡口。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了激光焊缝组织和结晶特性,讨论了抑制裂纹生长因素,并进行了焊缝强度实验、硬度实验和X光探伤实验。结果表明,在8～10 kW激光功率和焊速1 m/min参数下,在12 mm厚船板上获得了无裂纹的良好焊缝,实现单面焊双面一次成形。与常规埋弧焊(SAW)焊接相比,激光焊接变形很小,激光焊缝宽度窄(最宽处5 mm),热影响区小(0.3 mm)。焊缝组织为细小板条马氏体加少量残余奥氏体,硬度HV350,抗拉强度536 N/mm2,经180°冷弯不断裂,具有良好的综合力学强韧性能。     

焊料空隙对条形量子阱激光器温度分布的影响

针对量子阱半导体激光器建立了内部的热源分布模型,利用有限元方法模拟计算得到了条形量子阱半导体激光器的三维稳态温度分布,分析了芯片与热沉间的焊料空隙对芯片内部稳态温度分布的影响.模拟结果表明焊料空隙的位置和尺寸都将影响到芯片内部的温度分布,焊料空隙的存在将导致空隙上方的芯片内部出现局部热点.随着焊料空隙的增大,芯片内热点区域增大,温度增高.位于芯片的条形电极中心下方的焊料空隙引起的芯片内部局部温升最大,并且沿腔长方向光出射腔面上温度相对较高,易引起光出射腔面上正反馈的电热烧毁,与实验结果吻合.     

碳化硼厚板的激光切割工艺及其机制

介绍了碳化硼陶瓷加工中存在的主要问题,将激光技术应用于加工碳化硼陶瓷上,研究出一种新型加工方法,设计出两种有效的激光切割方法并对碳化硼陶瓷进行切割。在实验基础上分析了激光加工参数对加工的影响,采用扫描电镜(SEM)对各种激光切割工艺的断口进行分析和讨论,提出激光加工碳化硼陶瓷的自行断裂机制。实验结果表明,在特定的功率下激光能够用来加工碳化硼陶瓷厚板。对于厚度为5.5 mm碳化硼陶瓷板,Nd∶YAG激光平均功率为130 W时,激光束沿同一位置重复走刀两次即可切断,最高切割速度可达到120 mm/min,可以做到无微裂纹切割。     

激光微细熔覆快速制造微加热器阵列

采用激光微细熔覆法制备了2×2和1×4微加热器阵列,研究了激光扫描功率和速率对微加热器图形线宽的影响.结果表明,线宽随激光功率增大而增大;随扫描速率增大而减小.并对2×2微加热器阵列进行了性能测试.研究了加热时间、电压和空间位置对温度的影响规律.结果表明,微加热器温度随加热时间的延长而升高并最终达到稳定值;随电压的增加而升高;加热区域离微加热器越远,温度越低.对恒定电压下的升温速率进行了计算和测定,第一分钟内加热速度可达0.45℃/s.最后,给出了所制作的微加热器及其阵列的示例.     

激光熔覆成形薄壁金属制件精度的预测模型

为了控制激光熔覆成形薄壁金属制件的精度，分析了激光熔覆成形金属薄壁的工艺理论和影响因素。采用BP神经网络建立了激光功率、光斑直径、扫描速度和送粉率与金属零件壁厚的非线形关系模型和激光熔覆成形薄壁制件的精度控制系统。通过优化神经网络的权值和阈值，并引入动量因子和学习速率的自适应调整，克服了BP算法容易陷入局部最小值的问题。用实验参数作为训练样本对模型进行训练，并进行了误差分析。实验和仿真结果表明，训练样本和检验样本的最大相对误差分别为1.93％和1.19％，预测精度高。该网络模型可用于优化激光熔覆成形工艺参数和成形金属制件精度的在线实时控制。     

铝合金激光双光点焊接

对铝合金薄板激光单光点和双光点焊接(包括不填丝和填丝)的焊缝成形、对接间隙和准直度容许裕度以及气孔状况进行了比较，分析了双光点能量分布的激光对铝合金焊接的影响。结果表明，与激光单光点焊接相比，激光双光点焊接铝合金可以改善焊缝表面质量、增大焊缝熔宽并放宽对接间隙和准直度容许裕度、显著减少焊缝中大气孔的数量，但对焊缝中小气孔数量的影响不明显。填加焊丝可以改善激光单光点焊接铝合金焊缝的表面质量并放宽对接间隙和准直度容许裕度，但将增大焊缝产生大气孔的倾向。采用激光双光点焊接仍可使焊缝中大气孔的数量明显减少。     

激光电弧复合焊视觉传感系统及熔池背面图像的检测

在激光电弧(MIG)复合对接焊中，焊缝成形尤其焊缝根部(反面)成形状况的好坏，是衡量复合焊焊接质量及其适应能力的重要指标。为研究视觉信号和焊缝根部成形的关系，建立了由辅助照明光源、可触发拍摄的CCD摄像机、以电弧焊接电流为信号源的触发电路以及图像采集卡组成的视觉传感系统。通过在工件底面拍摄的方法，得到了清晰的熔池背面实时图像。分析了拍摄过程的成像机制，并开发了一套算法实时检测背面熔宽、坡口间隙宽度以及熔池相对坡口的偏移量，结果表明实时检测到的熔宽和实际的焊缝背面宽度有很好的对应关系。