多频谱光电综合系统高精度稳定技术研究

本文提出了并采用一种组／精组合二级稳定的新方案，用于对多频谱，大负载，多传感器光电综合系统瞄准线或图像进行高精度稳定与跟踪。本技术的重要特征是采用挠性支承精稳反射镜组件以及粗／精多回路复合控制技术以获得高回路带宽和扰动大幅度衰减。     

大口径反射镜组件面形检测系统及方法研究

大口径反射镜组件检测存在的设备昂贵、环境要求苛刻等问题。基于S-H波前传感器的子孔径拼接检测技术,对其拼接算法进行改进,提出混联拼接算法,有效减小拼接导致的面形检测误差。该方法结合自准直波前检测系统和高精密二维扫描系统形成大口径反射镜反射面形拼接检测系统。对比实验表明,该系统测量误差为0.072λ,满足高功率固体激光器对大口径反射镜组件装校过程面形控制的要求。     

大口径激光传输反射镜低应力夹持工艺设计

从惯性约束核聚变(ICF)装置中具有重要作用的大口径激光传输反射镜出发,基于中国神光-Ⅲ主机装置的工程实践,分析了大口径激光传输反射镜夹持工艺的技术现状和难点,建立了大口径反射镜受夹持力变形的通用力学模型,提出了基于挠性零件的全新低应力夹持工艺,并利用有限元仿真和现场实验相结合的方法对挠性零件的力学特性进行了工艺效果验证。基于挠性零件的特点设计了新的全口径反射镜组件,对比研究了新旧工艺下夹持力对面形畸变(波前误差)的影响。最后,结合全新反射镜组件和夹持诱导畸变数值解耦方法构建了更加高效的完整装配工艺流程。该研究对解决大口径光学元件夹持诱导变形这一难题具有重要意义,有望为建设下一代ICF装置提供更加高效、可靠的技术方案。     

空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计

为消除反射镜与支撑结构材料线胀系数差异产生的热变形对反射镜面形精度、系统成像质量的影响, 采用高体份SiC/Al复合材料作为新型反射镜组件的材料。首先, 通过合理的结构设计及有限元分析比较, 确定了Ф600 mm口径反射镜结构参数, 然后, 对反射镜组件进行了静力学和动力学分析, 在1 g重力载荷作用下, 反射镜X、Y、Z方向去除刚体位移后的镜面变形RMS值分别为12.6, 12.7, 12.6 nm, 达到了λ/50(λ=632.8 nm)。最后, 为了验证高体份SiC/Al复合材料反射镜组件的结构性能及检验结构在振动条件下的抗干扰能力, 对反射镜组件进行了力学试验, 反射镜组件的一阶谐振频率为556.6 Hz。力学试验前后, 反射镜镜面面形误差RMS分别为0.021λ、0.025λ, 没有明显变化。实验结果表明:高体份SiC/Al复合材料反射镜达到了与SiC材料反射镜相同的设计指标要求, 能够满足空间应用。     

超薄反射镜支撑技术

运用有限元方法对一种超薄反射镜的多个支撑方案进行分析计算,其中包括支撑点数量及排布方式的合理选择、支撑组件的优化设计。分析结果表明:该超薄反射镜在自重下的面形精度通过多点调节能够满足要求,预示了将该支撑技术应用于超薄反射镜具有可行性,并为超薄反射镜结构在面形控制实验中实施主动调节提供了数值依据。     

碳化硅扫描反射镜支撑结构设计

对尺寸为460 mm×290 mm的SiC扫描反射镜的轻量化和支撑结构的设计进行了研究。基于三角形和矩形的复合轻量化结构,采用镜体背部为开放和封闭相结合的形式,设计了一种新型的扫描反射镜组件。该组件采用侧面支撑方式和轴向柔性结构,有利于消除支撑结构材料热膨胀系数不匹配产生的热应力对镜面面形的影响。有限元方法分析结果表明：反射镜组件在1 g重力载荷和8℃温度变化作用下,反射镜镜面的面形误差RMS值分别为4.5 nm和20.3 nm。该反射镜轻量化形式和支撑结构满足光学成像要求,并可有效提高结构的稳定性,对于大尺寸反射镜组件的设计具有借鉴意义。     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和△T=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

空间遥感相机长条反射镜组件的动力学特性分析

空间遥感相机长条反射镜较圆反射镜的整体刚度相差很大,整个组件在随火箭发射过程中因力学环境引起的自身位置改变导致面形的微小畸变从而对成像质量造成严重影响。因此,反射镜组件的设计就成为整个相机系统研制的重点与难点之一。对其进行科学、严谨的力学环境仿真是设计中的有效辅助手段。对某相机的长条反射镜组件动力学响应进行了较为深入的研究,借助MSC-patran,用有限元法进行了求解。获得了组件的动力学特性。     

平行光路中的三轴稳像反射镜组

在对立方棱镜的结构特性和阿贝棱镜的成像特性分析的基础上 ,提出了由反射镜组成的三轴稳像反射镜组 ,并推导了该三轴稳像反射镜组在平行光路中的稳像公式。该三轴稳像反射镜组具有体积小和适合于所有光谱范围等特点。     

一种新颖的瞄准线高精度稳定补偿方法研究

在粗精组合二级稳定的基础上,利用光学系数λ＝1的光学元件,通过稳定光学元件本身达到瞄准线稳定的目的,提出并采用低带宽的镜稳回路设计方案,有效抑制了高频扰动,瞄准线稳定精度提高近一个数量级。     

大雷诺数Navier-Stokes方程的两水平亚格子模型稳定化方法

基于两重网格离散方法,提出三种求解大雷诺数定常Navier-Stokes方程的两水平亚格子模型稳定化有限元算法.其基本思想是首先在一粗网格上求解带有亚格子模型稳定项的Navier-Stokes方程,然后在细网格上分别用三种不同的校正格式求解一个亚格子模型稳定化的线性问题,以校正粗网格解.通过适当的稳定化参数和粗细网格尺寸的选取,这些算法能取得最优渐近收敛阶的有限元解.最后,用数值模拟验证三种算法的有效性.     

Passive stabilization of a passively mode-locked laser by nonlinear absorption in indium phosphide

A diode-pumped Nd:KGd(WO4)2 laser mode locked by a saturable Bragg reflector (SBR) is passively stabilized to suppress Q-switched mode locking and to extend the parameter range of continuous-wave mode locking. An indium phosphide plate exhibiting two-photon absorption and free-carrier absorption is used for passive stabilization. The intracavity pulse energy for the onset of stable continuous-wave mode locking is reduced by a factor of 4 compared with the laser without stabilization. By increasing the modulation depth of the SBR, pulse shortening by 30% is achieved and bandwidth-limited 6.2-ps pulses are measured.     

武装直升机光电系统发展与对策

总结直升机稳瞄技术发展历程。针对目前光电技术的最新发展,对分布式孔径系统、图像融合、粗精组合二级稳定、高性能光电传感器、定向红外对抗系统等新技术进行了分析,并论证了这些新技术在直升机稳瞄系统上应用的可行性。同时对我国未来直升机稳瞄技术的发展和新技术的应用提出相应的对策和建议。     

不可压缩流的并行两水平稳定有限元算法

提出一种数值求解定常不可压缩Stokes方程的并行两水平Grad-div稳定有限元算法。首先在粗网格中求解Grad-div稳定化的全局解, 再在相互重叠的细网格子区域上并行纠正。通过对稳定化参数、粗细网格尺寸恰当的选取, 该方法可得到最优收敛率, 数值结果验证了算法的高效性。     

粘性不可压流的变分多尺度数值模拟

在变分多尺度的理论框架内,将待求解的各个物理量分解到"粗"、"细"两种尺度上.在"细"尺度上采用"泡"函数作为近似函数,通过Petrov-Galerkin方法得到"细"尺度上的近似解;然后引入求解"粗"尺度方程所需的稳定项及与其相适应的稳定化因子;最后运用有限元方法求解"粗"、"细"两种尺度耦合的整体变分多尺度方程,得到有限元近似解.数值算例表明,该处理方法成功地消除了数值求解粘性不可压Navier-Stokes方程过程中,由对流占优和速度-压力失耦引起的数值伪振荡;所引入的稳定化因子适用于结构网格及非结构网格上的数值计算.     

Two-Level Stabilized Finite Volume Methods for the Stationary Navier-Stokes Equations

In this work, two-level stabilized finite volume formulations for the 2D steady Navier-Stokes equations are considered. These methods are based on the local Gauss integration technique and the lowest equal-order finite element pair. Moreover, the two-level stabilized finite volume methods involve solving one small Navier-Stokes problem on a coarse mesh with mesh size $H$, a large general Stokes problem for the Simple and Oseen two-level stabilized finite volume methods on the fine mesh with mesh size $h$=$\mathcal{O}(H^2)$ or a large general Stokes equations for the Newton two-level stabilized finite volume method on a fine mesh with mesh size $h$=$\mathcal{O}(|\log h|^{1/2}H^3)$. These methods we studied provide an approximate solution $(\widetilde{u}_h^v,\widetilde{p}_h^v)$ with the convergence rate of same order as the standard stabilized finite volume method, which involve solving one large nonlinear problem on a fine mesh with mesh size $h$. Hence, our methods can save a large amount of computational time.     

Applications of expanded polystyrene (EPS) beads and polyamide 66 in civil engineering,Part Two: Stabilization of clayey sand by lime/polyamide-66

While lime is most commonly used as stabilizing agent for clayey sands, this stability can be significantly improved with composition of lime containing polyamide-66 strips. Lime reacts chemically with fine grained material through a process termed cation exchange. The lime creates a surplus of Ca²⁺ cations that tend to replace monovalent cations. This cation exchange process results in the clayey sand becoming much less susceptible to moisture (i.e. more stable in terms of volume change). Polyamide-66 does not react chemically with the materials being stabilized but increases the particle reinforcement. Hence, we are presenting two broad areas of stabilization mechanisms in this work — chemical and mechanical stabilization. Polyamide-66 is an engineering plastic with a distinguished role in this category of polymers due to its high chemical and mechanical resistance. This paper presents a comparative study with our previous published works on this subject. The mechanisms involved in stabilization, the methodologies applied, the evaluation criteria, and the resulting data have been appraised and interpreted.     

FSM在高精度瞄准线稳定系统中的应用研究

快速反射镜（fast-steering mirrors,简称FSM）是一种精确控制光束方向的装置。提出用一种基于压电陶瓷驱动的FSM补偿稳瞄系统中粗级平台的残余误差的方法,可以提高系统稳定精度,同时对采用FSM的高精度稳瞄系统进行了仿真。仿真结果表明:粗级平台稳定误差为110 rad,通过FSM补偿后的系统稳定误差不大于8 rad,即采用该方法可将稳定精度提高一个数量级以上。     

基于~(252)Cf源驱动噪声分析法的高浓缩铀部件外加反射层效应

针对高浓缩铀部件外加的反射层材质及厚度之效应可以巧妙避开核查这一问题,依据~(252)Cf中子源驱动噪声分析法原理,采用蒙特卡罗方法模拟研究了高浓缩球形金属铀部件的不同材料、厚度的反射层的效应,获得了相应的时间关联符合计数分布和中子产额。研究结果表明,对同一材料的反射层,反射层厚度愈大,中子产额愈大,即反射效果愈好。对于同一厚度的反射层,反射层材料的密度愈大,中子产额愈大,反射敷果愈好。