低预紧扭矩螺栓连接悬臂梁的2倍谐振响应

为准确获得光电设备中螺栓连接对系统结构动态响应特性的影响,研究了装配连接环节导致的非线性振动特性。采用单螺对栓连接悬臂梁模型,对螺栓连接引起的结构振动特性的改变进行了研究和实验。利用接触有限元方法对低预紧扭矩下结构非线性振动特性进行了时域数值积分仿真分析,给出了不同激励量级周期受迫激励下的相轨迹曲线;结合快速傅里叶分析方法,指出此模型在低预紧扭矩下存在1/2频率激励下的谐振现象。基于激振器实验,给出了实验自由振动响应幅值和受迫振动响应幅值的变化,证实了仿真结果的准确性。数值仿真和激振器实验均表明:激励量级越大,螺栓连接引起的非线性振动中自由振动分量对结构动态响应的影响越大。该方法对开展后续连接结构的非线性振动特性的研究有指导意义。     

抑制螺栓固定悬臂梁谐振效应的胶层设计

螺栓连接结构的受迫振动通常存在非线性谐振效应,这会影响基于线性近似的悬臂梁结构特征频率优化结果的可信度,因此必须对其谐振效应加以抑制。分析非线性来源可知螺栓连接面的碰撞等因素导致了非线性,提出在螺栓连接结合面添加弹性胶层的方法来弱化由于螺栓接触状态的周期变化导致的谐振效应,实验结果表明胶层的添加可以明显减弱螺栓固定结构非线性谐振。在此试验结果的基础上,利用拓扑优化方法,以应变能极小为目标对胶接层分布进行优化设计,仿真结果表明优化后的胶层分布可有效的抑制谐振响应。     

反射镜轴向支撑位置优化的代理模型方法

为了提高主反射镜轴向支撑点位置优化的效率和准确性,选择反向传播神经网络作为轴向支撑位置优化问题的代理模型。按照均匀分布在设计区间上取不同的口径、中心孔组合作为样本点,用参数化有限元模型计算对应的样本数据。用样本数据对神经网络模型进行训练和精度分析,确定了近似性能最佳的反向传播神经网络模型的结构和参数,建立了口径、中心孔和支撑位置与镜面最大变形量之间的映射关系。随机测试表明,建立的反向传播网络模型能在平均绝对偏差8E-5的精度水平下近似于有限元模型的结果。以两个轴向支撑位置的优化为例,与现有近似公式和基于有限元的优化方法相比,基于反向传播神经网络代理模型的优化方法能快速、准确地确定最佳支撑位置,并能给出镜面变形量的预测值。综合以上过程,设计制作了基于Matlab的轴向支撑优化工具箱。     

光电经纬仪提高多传感器测量精度的方法

为了得到多信息进行信息融合,光电经纬仪采用多传感器的方法,即在主视轴及辅助视轴上安装了传感器。作为获得信息的多种手段,主视轴传感器获得的测量数据,分析处理数据按常规方法计算即可;辅助视轴与主视轴存在平行度,辅助视轴传感器获得的测量数据,处理时必须对结果进行修正。在精度要求不高的情况下,通常的方法是直接在辅助视轴传感器获得的方位角、高低角修不平行度。本文采用坐标变换方法推导出辅助视轴误差修正模型,直接获得目标的方位角、高低角;实验证明,在高低角〈45°时,精度可提高10%。     

螺栓连接悬臂梁超谐响应特性试验研究

针对光电设备中广泛采用的螺栓连接形式,采用单螺栓连接悬臂梁模型,对螺栓连接引起的结构振动特性的改变进行实验。利用激振器和振动信号采集设备,结合快速傅立叶分析方法指出螺栓连接模型在一定条件下有超谐共振响应现象。模型的谐振频率随着扭矩的增大呈先增大后减小的现象。结构在相同扭矩下,第一阶谐振频率随着激励幅值的增大而减小,结构呈渐软非线性。给定1/2和1/3倍谐振频率下的正弦激励,系统能量随着激励幅值的增大而趋向于固有频率处。结构在低预紧扭矩下,非线性项中二次项对结构响应起主要作用;在较高预紧下,非线性项中三次非线性项对结构响应起主要作用。该实验结果对开展后续连接结构的非线性振动特性的研究有一定的理论和指导意义。     

红外图像电视跟踪器的设计

介绍一种基于红外视频图像电视跟踪器的设计方法.介绍了红外电视跟踪器的整体结构,分析了红外传感器的特点,根据这些特点设计了红外电视跟踪器.详细分析了这种方法的原理,给出了具体实现方法和应用实例.     

莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究

提出了一种基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量扭转角的高精度光学测角方法.为了验证莫尔条纹测量设备间扭转变形精度的有效性,进行了方案设计及实验分析.采用平行光管模拟设备,通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形,在独立的地基平台上进行了方案设计测量实验,并通过实验比较了不同的设计方案.选择的实验方案首先使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定,然后采用滤波细化等图像处理方法得到采集到的莫尔条纹的宽度,进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量.实验结果表明,当微调机构使平行光管在±7'的视场内旋转时.该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像,经过算法处理后,当莫尔条纹宽度为1 615～1 712μm时,扭转角的测量精度为4.3"(3σ).该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求,为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础.     

基于抛物线插值的正弦波拟合算法

为了合理利用原始采集数据并提高正弦波形数据拟合重构的精度,在最小二乘法原理的基础上,提出了抛物线拟合细分最小二乘法拟合正弦波形的方法.根据所采集数据点的特点,将数据进行分段抛物线插值细分.按照数据间抛物线变化趋势增加拟合数据量,然后对细分后的数据进行最小二乘拟合得到正弦曲线的参数.通过软件算法仿真并进行了实验数据处理,结果表明,该算法合理利用了所采集的数据,可使正弦波形参数的相位估计重复精度从最小二乘的-4.555×10-4提高到1.367×10-4.