高能光源BPMS独立支架系统设计

高能光源(HEPS)要求束流轨道稳定性达到0.1 μm。束流位置探测器系统(BPM)作为储存环的重要系统,其测量数据在监测和实现束流轨道稳定中具有重要作用,需要具有长期稳定性。为抑制由于机械振动、环境温度变化导致的机械形变等对BPM探头机械稳定性的影响,需为BPM探头设计独立稳定的支撑系统,使其具有较高的固有频率、较小的振动放大比和较小的温度形变。本文首先考虑温度形变,选取具有良好温度稳定性的Invar36合金作为支架的主体结构材料;为加工及安装方便,杆板结构选作支架模型,通过仿真测试寻找最优结构;利用ANSYS软件中拓扑优化寻找限制空间内实现最大固有频率的模型结构,为支架设计做指导;加工支架实物,并在实验室测量。支架实验室测量结果与仿真结果进行比较,进而优化安装方式。在四种安装方式下对支架进行测试,为支架在光源实地安装提供参考。     

基于模态匹配法的接触刚度

提出一种间接测量平面接触刚度的方法，准确量化粗糙表面的接触刚度，使得整个支架系统的固有频率模拟与测试结果得到良好的匹配。基于接触刚度模型、ANSYS有限元模拟方法以及模态测试方法，以地脚螺栓固定方式的测试件为例，验证了间接测量方法的准确性，使接触刚度得到准确量化。该方法可以为提高加速器磁铁支架系统的整体刚度提供依据。     

上海光源储存环主支撑减振研究

 上海光源是一台在建的第三代同步辐射光源,对束流轨道稳定性要求很高。由磁铁和支架组成的支撑组件的机械稳定性是影响束流轨道稳定性的重要因素。对主支撑组件样机的测试结果表明,其最低共振频率处放大倍数为50左右,超过要求5倍。因此,需要研究相应的减振措施。利用阻尼减振原理设计了一种约束阻尼结构。在样机上的测试结果表明,安装该装置后,支撑组件的共振放大倍数最大可以降低91.8%,对应的功率谱密度的峰值可以降低25 dB。因此,该装置可以用来增加支撑的稳定性。     

四代光源储存环磁铁支撑设计及仿真优化

储存环机械支撑的静力变形、调节精度决定各物理元件的定位精度,其动态响应特性间接影响着束流的稳定性,机械支撑是各物理元件的安装基础,保证磁铁、真空室、束测元件正确的安装、运行,发挥出相应的物理性能。主要从支撑的静力变形和固有频率两个方面对机械支撑进行优化设计。以深圳产业光源（SILF）共架支撑为例,利用SolidWorks和Ansys软件对储存环磁铁机械支撑进行设计、拓扑优化。详细阐述了储存环机械支撑设计、优化的过程,并将最终优化完成的支撑模型与磁铁模型进行装配,在尽量接近真实工况的基础上对整体支撑进行仿真计算,以确保支撑整体能够达到设计指标。     

车载光电经纬仪支撑平台稳定性研究

传统的车载支撑平台晃动量较大，难以满足车载光电经纬仪高精度不落地测量要求。为了兼顾轻量化、高刚度和便于制造的要求，采用离散体桁架拓扑优化方法设计了一种具有桁架蒙皮式结构的高比刚度车载支撑平台；建立了平台系统的有限元仿真模型，根据平台安装光电经纬仪的稳定性要求，分析了不同工况和载荷条件下平台系统的静力学和模态特性，搭建了支撑平台稳定性实验装置。结果表明，在经纬仪工作角加速度0.5(°)/s²～20(°)/s²范围的激励下，经纬仪基座的响应加速度为0.008～0.55 m/s²，无明显影响经纬仪跟踪性能的共振响应发生。同时，采用倾角传感器测量了平台晃动幅值，最大晃动量为7.2″。该支撑平台具有较高的支撑稳定性，适用于车载光电经纬仪高精度不落地测量。     

大口径干涉仪装置的调整及支承机构

采用蜗轮蜗杆驱动调整机构、使用同步带安装标准镜片方式、正交十字导轨支撑等可有效提高光学精密检测系统中大口径干涉仪装置的镜面面形质量、稳定性和调节准确度，从理论上介绍了蜗轮蜗杆驱动机构等设计原理及其基本公式，并从实验上验证了这些机构对光学精密检测系统稳定性的影响.     

神光Ⅱ装置中空间滤波器系统的稳定性设计与分析

 考虑到空间滤波器系统在激光装置中的稳定性要求，分析了影响稳定性的各种因素。对现行装置中的SF4空间滤波器系统进行振动模态测试，初步确定系统的工作状况，并结合振动理论明确系统稳定性的设计参数。利用有限元软件ANSYS对空间滤波器系统及相关的设计进行仿真验证计算。结果表明：SF4系统的一阶固有频率达到83 Hz，与实验结果相符合，满足系统稳定性的要求；在系统中引入支撑不但能有效增加系统的刚度，同时能转移系统的振型；系统基础支撑平台的选择要求平台独立，并且选择较低的高度以便于控制上层光学元件的变形；在系统中的引入波纹管这种弹性连接，能降低系统变形量，并且通过改变波纹管的厚度能实现连接刚度的改变。上述设计可在神光装置其它系统结构中应用。     

窄带随机激励双稳压电悬臂梁响应机制与能量采集研究

具有中心频率的窄带随机振动是一种典型的环境振动,其振动特征与环境的变化密切相关.本文以双稳压电悬臂梁能量采集系统为研究对象,分析系统在不同磁铁间距下的等效线性固有频率特性,以带通滤波器输出一定带宽的窄带随机激励模拟环境振动,研究系统的响应和能量采集特征.研究表明,对于一定带宽的窄带随机激励,一方面系统始终存在一个固定的磁铁间距使其输出达到峰值,另一方面当激励中心频率在一定范围内变化时,系统还分别存在另外两个或一个不同磁铁间距也能使系统输出达到峰值,而且该峰值特性是系统在其等效线性固有频率处诱导双稳或单稳“共振”形成的.研究结果可为具有窄带随机激励特征的振动能量采集提供一定的理论和技术支持.     

上海光源储存环轨道噪声分析

利用上海光源束流位置测量系统Libera电子学对储存环轨道数据进行了测量,分析了Libera对束流位置测量系统探头信号的处理过程,应用MATLAB软件对数据进行了处理,采用Welch方法对轨道噪声数据进行了功率谱和积分功率谱分析,获得了主要噪声源的相关信息,为消除噪声、提高轨道稳定性提供了依据。实验结果表明:在储存环的不同位置,噪声功率谱的结构具有相似性;尽管不同频段噪声对功率谱影响不同,但是噪声源主要来自于低频段的地基振动、支架共振和磁铁电源。     

软X射线Mo/B_4C多层膜应力和热稳定性研究

为了实现7nm波段Mo/B4C多层膜反射镜元件的制备,研究了不同退火方式对Mo/B4C多层膜应力和热稳定性的影响。首先,采用直流磁控溅射方法分别基于石英和硅基板制作Mo/B4C多层膜样品,设计周期为3.58nm、周期数为60,Mo膜层厚度与周期的比值为0.4。其次,采用不同的退火方式对所制作的样品进行退火实验,最高退火温度500℃。最后,分别采用X射线掠入射反射、X射线散射和光学干涉仪的方法对退火前后的Mo/B4C多层膜的周期、界面粗糙度和应力进行测试。测试结果表明采用真空退火方式能够有效降低Mo/B4C多层膜的应力,且退火前后Mo/B4C多层膜的周期和界面粗糙度无明显变化,证明Mo/B4C多层膜在500℃以内具有很好的热稳定性。     

高能光源束流位置探测器支撑架结构优化设计

从热稳定性和振动稳定性两个角度出发,优化设计得到了超高稳定的刚性支撑架结构;通过ANSYS有限元模态分析,验证了结构的热膨胀变化量和特征频率;采用混凝土二次灌浆方法对支撑架进行地面固定和特征频率测试,结果表明,支撑架结构的特征频率达到61.9 Hz、振动幅值小于30 nm,均满足设计要求。最后采用动态刚度测试方法,得到混凝土二次灌浆层的主要刚度值,进一步验证支撑架结构优化结果的准确性。     

燃气轮机中热值合成气燃烧室改造技术——现场调试与考核

将某型烧天然气的燃气轮机改为烧中热值合成气,需要改造燃烧室、燃机控制系统、燃料供给系统和相关配套系统,并校核燃机关键部件的通流匹配情况.在完成合成气燃烧室设计、试验和制造之后,需要进行燃气轮机组的安装调试、现场测试和考核.本研究所建立了燃气轮机现场测试平台;进行了合成气燃气轮机的安装调试、168小时连续运行考核和第三方的燃机性能考核;初步掌握了燃机控制系统和配套系统的改造技术.现场测试平台用贴片式热电偶对火焰筒壁温进行了监测,用示温漆测量了满负荷工况火焰筒壁温分布,用燃气分析仪测量了燃烧室效率和污染物排放.考核结果表明燃机功率、燃机热耗、燃烧效率、污染物排放基本达标.     

MW级中性束注入弧电源系统优化

中性束注入弧电源的性能严重影响弧放电的稳定性和中性束加热的效率。HL-2A装置弧电源采用基于晶闸管相控调压和12脉波不控整流的线性电源技术;HL-2M测试束线弧电源采用基于超级电容和IGBT全控整流的开关电源技术。为了优化电源系统性能、改进弧放电稳定性,研究了采样频率对弧放电稳定性的影响。通过对两套电源控制系统进行建模,利用MATLAB仿真了不同采样频率下HL-2M弧流电源控制系统的阶跃响应性能和HL-2A的控制系统性能,分析了采样频率对系统性能的影响。利用离子源测试平台进行不同采样频率下的弧放电实验对仿真结果进行验证,实验结果与仿真结果一致。实验结果验证:采样频率对弧放电稳定性有很大影响,在频率可调范围内,增大采样频率,可以提高控制系统性能,优化弧放电稳定性;HL-2A弧放电不稳定的原因是晶闸管导通特性和滤波电路引起的。     

圆环单元FSS对吸波材料特性的影响研究

设计了圆环单元频率选择表面(FSS),利用谱域法对包含有圆环单元FSS的吸波材料进行了仿真研究.结果发现圆环单元FSS极大拓展了吸波材料带宽,降低了共振频率的反射率;并且吸波材料带宽随单元半径增加而增大,共振频率向低频漂移,为FSS在吸波材料中应用提供理论依据. 关键词： 频率选择表面 雷达吸波材料 带宽 谱域法     

光纤陀螺数字闭环控制系统模型实验研究

数字闭环光纤陀螺的动态性能受控制系统设计的影响.根据光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的数学模型.为在全频带内对模型进行验证,提出了基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法,对该测试方法与角振动台测试方法的等效性进行了分析.设计了频率响应测试系统,测试范围大于50 kHz,波形失真小于0.1%.实测了采用一阶积分控制算法的数字闭环光纤陀螺频率响应.实验结果表明模型误差小于8%.     

Quality control and database on resistive plate chambers for the BESⅢ experiment

The chamber production and installation of the BESⅢ MUON identifier system have been finished.The cosmic ray test result after installation shows that the average efficiency is bigger than 95% and can meet the requirement of the design report. A database including all the chamber parameters and performance data has been constructed and is accessible online. The quality control procedures during the production and the database are described.     

Site location and requirements for the installation of a nuclear magnetic resonance scanning unit

The installation of a nuclear magnetic resonance unit in any diagnostic facility involves certain location and environmental requirements. Based on our experience with the FONAR QED 80 system, we have delineated the major factors which must be considered when planning for such an installation. The major requirements are location and space. Suggested layouts for the suite and the control room are included. Certain environmental specifications will vary depending on the location of the facility and the type of unit installed.     

飞轮微振动与整星耦合特性参数补偿算法研究

为了提高飞轮与整星耦合特性影响成像像移理论预估的精度,提出了一种星上飞轮安装刚度和阻尼参数的数值补偿算法.首先,建立补偿算法数学模型,基于飞轮径向摇摆模态以及线性整星微振动传递函数模型,通过联合飞轮在专用测量平台上的扰振实测数据以及星上安装后所致成像像移实测数据构建优化函数,实现对星上飞轮安装刚度以及阻尼参数的补偿.其次,采用该算法对某型号卫星上的飞轮安装刚度以及阻尼进行了补偿和估计,最后对参数补偿前后的飞轮扰振所致像移分别进行理论预估与对比.对比结果表明:参数补偿后的预估像移数据较补偿前预估像移数据更接近实测像移数据且径向摇摆模态固有频率曲线更加明显,证明此参数补偿算法可行.本研究显著降低了整星微振动分析过程中飞轮在星上安装刚度与测试平台安装刚度不一致所带来的分析误差,为飞轮与整星耦合特性安装等效参数求解提供了一种思路.