自由曲面镜补偿大功率激光波前畸变技术研究

对于一台性能稳定的激光器,在出光阶段整个系统处于热交换的稳定状态,即激光波前分布可以保持稳定不变。基于此特点,提出制造自由曲面镜,以校正激光器的波前畸变,提高光束质量。本文首先介绍了自由曲面镜的波前补偿原理、设计及加工过程,然后通过数学建模,从理论上对其波前补偿能力进行了仿真计算,最后在板条固体激光器中进行了波前补偿实验:在激光器输出功率为125 kW时,自由曲面镜对激光光束相位及远场光束质量都有明显的改善和提高。自由曲面镜不像变形镜那样受到致动器间距的限制,因此对于高阶像差的校正也更为有效,且成本低廉,再者也不会增加系统的复杂度,与自适应光学系统相比各有所长。     

功能梯度压电半导体拉-弯梁的屈曲分析

基于三维压电半导体理论和一阶剪切变形理论,考虑材料拉伸、弯曲和剪切耦合变形,建立了功能梯度压电半导体拉-弯梁在轴向压力作用下的屈曲模型。借助有限元分析软件COMSOL对压电半导体拉-弯梁进行稳定性分析,得到了功能梯度压电半导体简支梁的前三阶屈曲临界载荷及各机电场的分布规律。通过数值算例,讨论了梁长高比、初始电子浓度和功能梯度参数等对压电半导体拉-弯梁屈曲临界载荷的影响。     

基于多MEMS梁的微波功率检测芯片

为了优化MEMS微波功率检测芯片的微波性能,提高其制备的可靠性,建立了悬臂梁结构在线式MEMS微波功率检测芯片的S参数模型,研究了悬臂梁的数目对微波功率检测芯片微波性能的影响。对多梁结构微波功率检测芯片微波性能进行理论推导和仿真,制备了单梁、双梁结构MEMS微波功率检测芯片样品,并进行了测试。结果表明,在8~12 GHz的频率范围内,单梁结构的微波功率检测芯片回波损耗小于-27 dB,双梁结构的微波功率检测芯片回波损耗小于-18.5 dB,单梁、双梁微波功率检测芯片传输特性变化趋势与理论值基本一致,验证了S参数模型的正确性。     

钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征分析

以高速摄影技术作为主要研究手段,研究钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征,并结合热成像系统采集焊接过程温度场,以此为数据基础定量分析了钢轨交流闪光焊接过梁爆破特征. 结果表明,钢轨交流脉动闪光焊接工艺模式下,加速闪光阶段具有几个阶段中最高的闪光频次46.93次/s,脉动闪光阶段具有最低的闪光频次11.07次/s;连续闪光阶段闪光烈度为0.009 2 mm/次,是几个阶段中最强的,脉动阶段的闪光烈度最弱,为0.003 8 mm/次;从闪光加热因子来看,脉动阶段最高,符合了该阶段积累热量的主要目的;加速闪光阶段最低,是由于该阶段为了制造保护气氛产生的气化过梁带走了较多的热量;从闪光均匀度看,闪光最不均匀的阶段是闪平阶段,最均匀的阶段是脉动阶段,这恰恰说明了两待焊端面的微观平行情况在闪平阶段最差、脉动阶段最佳.     

末端加载力矩的初始弯曲柔性梁1R伪刚体模型

把初始弯曲柔性梁考虑成末端加载一定力矩Mi的直梁,根据Bernoulli-Euler方程等从理论上推导出初始弯曲柔性梁末端轨迹和转角。结合实例给出理论计算结果,并和ANSYS软件仿真的结果进行对比,来验证理论模型的正确性。其次,基于末端受力矩载荷直梁的1R伪刚体模型,首次推导了末端受力矩的初始弯曲柔性梁的1R伪刚体模型,并和理论结果进行对比,来验证该模型的可行性。最后,针对该模型的不足,建立了1R伪刚体模型修正模型,并与理论结果等进行对比,验证其可行性,为研究含有初始弯曲柔性梁的柔顺机构打下基础。     

高海拔直流外绝缘试验研究

随我国“西电东送”电力发展战略不断推进,特高压直流输电工程所经地区海拔持续升高,研究高海拔下大直径球–板间隙放电特性对输电线路与设备的绝缘设计具有重要意义。为此搭建光电联合观测系统,在海拔为2 200 m青海特高压试验基地开展0.6、1.3、1.6 m不同直径下球–板间隙正极性操作冲击放电试验。试验结果表明,在同一电极尺寸下,流注起始场强跃升与注入电荷量随统计时延变长而增大,流注持续时间变短;随球电极直径增大,流注逐渐成为放电过程中的主导,流注起始、升压及统计时延增大,起始时延分散性也随之增大,0.6 m直径球–板间隙起始、升压与统计时延分别为98.4、65.8、32.6 μs,起始时延标准差为32.1 μs,均小于直径为1.3 m及1.6 m的球–板间隙的值。结合临界体积模型分析可得,0.6、1.3、1.6 m直径下球–板间隙临界体积增长速率分别为0.627、2.909、3.494 dm³/μs,临界体积内平均场强在临界体积初始时刻分别为1 955、1 889.6、1 796.9 kV/m。随球电极直径的增大,临界体积增长速率增大,临界体积内场强减小,其中,临界体积内平均场强是影响高海拔下初始流注统计时延的主要因素。

     

基于离子束溅射Ta2O5薄膜的紫外吸收膜技术

随着紫外激光技术的快速发展,对紫外激光薄膜性能的要求越来越高。为获取紫外激光薄膜吸收损耗的精确测量,需要研制紫外高反射吸收薄膜,实现对紫外吸收损耗测量仪的定标。本文采用离子束溅射技术,通过调控氧气流量,实现了具有不同吸收的Ta2O5薄膜的制备。以Ta2O5薄膜作为高折射率材料,设计了355nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了355nm吸收薄膜,对于A=5%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%、95.0%和4.9%,对于A=12%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%、87.4%和12.5%。实验结果表明,采用离子束溅射沉积技术,可以实现不同吸收率的355nm高反射吸收薄膜的制备,对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。     

密排横向管幕理论分析研究

大直径管幕超前预支护对暗挖工程中的变形控制具有积极作用,管幕的布置形式可分为纵向与横向两种.以北京平安里地铁车站工程及其实测数据为基础,探索性地将带有锁扣的横向管幕简化为弹性薄板,继而对比分析了采用弹性薄板理论和连续梁理论的计算结果;最后,针对导洞开挖跨度、上覆土层厚度、钢管壁厚以及钢管内浆体弹性模量等参数进行了影响分析.结果表明:①无论是在变形趋势,还是在最终变形量上,弹性薄板理论的挠度计算结果都与实测数据吻合性较好,而简支梁与弹性地基梁理论仅最终变形量与实测结果较为吻合;②在相同荷载条件下,弹性薄板理论计算得到的最大弯矩值稍大于简支梁的计算结果,但两者相差不超过10%;③钢管壁厚和浆体弹性模量对管幕变形的影响较小,而开挖导洞跨度和上覆土层厚度对管幕变形与弯矩的影响较大.     

大面积发散太阳模拟器均匀照明方法研究

为实现太阳模拟器的大辐照面积均匀照明,研究了大面积发散太阳模拟器光学系统的设计与仿真。分析了复眼透镜阵列组与发散投影系统工作原理及旁瓣效应产生机理;基于嵌套建模思想,结合多项式拟合方法,得出了氙灯轴上强度分布曲线,并根据氙灯发光能量对称性质,实现了氙灯空间光强分布模拟;结合提出的光学系统设计边界条件与参数,设计了光束整形系统、复眼透镜阵列组和发散投影系统。实验结果表明：当工作距离为20000mm,辐照面直径1500mm范围内,辐照均匀度为92.8%,满足了大面积发散太阳模拟器均匀照明的使用需求。     

磁场强化废旧锂电池正极粉中钴浸出的研究

以废旧锂电池正极粉为原料,在磁场条件下,采用硫酸-双氧水体系浸出正极粉中的钴,探讨了磁感应强度、磁化浸出时间和浸出温度对钴浸出率的影响。结果表明,在磁感应强度为230 mT磁场、浸出时间为100 min、反应温度为70 ℃、固液比为1：100（其中硫酸浓度为3 mol/L）条件下,加入3 mL/g H2O2进行试验,钴的浸出率达到99.61%,相比较未磁化同等条件下,钴的浸出率提高了6.02个百分点。同时在硫酸用量减少20%的情况下,磁场强化浸出可以提高钴的浸出率4.62个百分点。磁场强化浸出的机理是加快了氢离子的扩散速度以及促进双氧水对Co3+的还原,从而提高了该浸出反应中钴的浸出率。