钾元素单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱研究

基于自行研制的新型液体射流的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验装置,研究了实验条件(如积分延时、脉冲间隔、激光能量等)对K元素单脉冲LIBS和双脉冲LIBS等离子发射的影响.实验得知相对单脉冲激光激发,双脉冲激光激发可以显著提高等离子体发射谱线强度,增加谱线强度的衰减时间,提高LIBS数据的稳定性.通过最佳实验条件下K766.49nm谱线强度随溶液浓度的分析,得到该实验系统中,双脉冲激光激发时K元素的检测灵敏度和检测限约是单脉冲激光激发时的37倍.实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体金属的检测提供了一定依据.     

钾元素单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱研究

基于自行研制的新型液体射流的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验装置,研究了实验条件(如积分延时、脉冲间隔、激光能量等)对K元素单脉冲LIBS和双脉冲LIBS等离子发射的影响.实验得知相对单脉冲激光激发,双脉冲激光激发可以显著提高等离子体发射谱线强度,增加谱线强度的衰减时间,提高LIBS数据的稳定性.通过最佳实验条件下K766.49nm谱线强度随溶液浓度的分析,得到该实验系统中,双脉冲激光激发时K元素的检测灵敏度和检测限约是单脉冲激光激发时的37倍.实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体金属的检测提供了一定依据.     

高频超声激励源

对于频率高于50MHz的超声换能器,如何得到有较高幅度、近似于理想δ脉冲的激励信号是比较重要的。在高频换能器允许的条件下,适当提高激励信号的幅度和采用较陡的脉冲前沿,对于提高换能器的灵敏度及分辨率大有益处。一般驱动换能器多使用高频脉冲信号发生器,存在幅度低(<100V)、带容性负     

飞秒双脉冲激光照射金属薄膜的热行为

通过双温方程对飞秒单脉冲与双脉冲照射金薄膜进行了计算模拟分析,得到了金靶的电子温度和晶格温度随着时间空间的变化。在同样激光能量密度下,单脉冲与双脉冲使得金膜温度的变化表明双脉冲使得更多的激光能量渗透到靶材内部,这些能量可以使得烧蚀深度更深,有利于提高激光烧蚀靶材的效率。计算结果显示随着激光能量密度的增加熔化面深度逐渐增加,单脉冲与双脉冲熔化面深度的变化明显不同。在激光能量密度高于损伤阈值附近,单脉冲的烧蚀深度大于双脉冲的烧蚀深度,随着激光能量密度增加,双脉冲的烧蚀深度将大于单脉冲的烧蚀深度。     

超声探伤综合实验装置的设计与时间分辨率研究及其应用

利用超声探伤原理,对超声探伤实验装置进行了设计与创新,对超声探伤定位的时间分辨率问题进行研究,还探讨了其应用的有关技术.     

螺旋线型微秒级高压长脉冲发生器

为研究长脉冲强流电子束产生技术,设计了一台螺旋线型高压长脉冲发生器。该发生器主要由Marx发生器、充电电感、脉冲形成线、高压开关、脉冲传输线及平板二极管构成,形成线内导体为螺旋线,工作介质为去离子水,其指标为输出电压500 kV,电流40 kA,脉冲宽度1μs,单脉冲能量20 kJ。简要介绍了该长脉冲发生器的结构、给出了结构和电气参数,讨论了各部分设计应注意的问题。     

光外差超声无损探伤系统的实验设计和信号处理

对光外差超声无损探伤实验系统的结构、原理进行了说明.分析了系统参数设计中信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置和聚焦透镜的焦距这三个要素对外差效率的重要影响,根据理论计算所设计的光外差超声无损探伤系统,外差效率可达0.965.该系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤,观察到距离1 555 mm处钢管微小裂缝的超声反射信号.对零差信号利用三角函数拟合和最小二乘法进行数学处理,可测得裂缝处相对探测点的距离,相对误差为0.19%,可以达到对金属管道远程无损探伤的要求.     

基于液晶动态响应的挠曲电系数测量EI北大核心CSCD

基于自组装的液晶动态响应实验装置,研究了液晶挠曲电效应对强锚泊混合排列向列相(HAN)液晶动态响应过程的影响。实验中HAN液晶盒施加脉宽为250 ms、幅度可调的正负单脉冲电压信号,结果发现:幅度相同的正负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应不同,幅度不同的正脉冲或负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应也不同。通过幅度不同的正脉冲电压信号(3、4、5、6 V)作用下液晶动态响应实验曲线与考虑挠曲电效应情形下液晶动态响应理论曲线之间的比较,得到了液晶材料E7的挠曲电系数为e11+e33=4.0×10-11C/m,与文献中报道的实验测量值基本一致。     

20 kV高压脉冲幅度校准装置设计

针对高压脉冲幅度的量值传递需求,开展了脉冲幅度1～20 kV、脉宽1～100μs的高压脉冲幅度校准装置设计。校准装置以高压MOSFET器件为核心,搭建多级Marx结构实现高压脉冲成型,同时通过截尾回路的设计缩短脉冲下降时间,实现矩形脉冲波形的输出。在Marx结构基础上开展装置整体设计,通过触发脉冲信号及高压直流电源电压调节脉宽与幅度,通过隔离电源及光信号保证了高压隔离强度。装置采用高准确度高压探头和数据采集卡构成校准装置的内部测试系统,其测量值作为校准装置的标准量值,经评定装置脉冲幅度不确定度为2%,并通过两台比对法进行了验证。采用其他多型高压探头对校准装置进行实验测试,结果表明与低压脉冲校准源测试相比,高压脉冲可明显有效地表征高压探头的性能及测量准确度,同时本装置也可作为高压脉冲发生器应用于脉冲功率领域其他用途。     

用于锁模Nd：YAG激光器的单脉冲开关

 锁模Nd:YAG激光器选取单脉冲时，通常采用KD*P普克尔盒。 波长1.06μm的激光半波电压为6.6kV。应用冷阴极闸流管KN-22作为开关线路比较广泛，但近年来我们改用MOS场效应管线路代替KN-22，该线路性能稳定可靠，输出脉冲幅度为－6.6～－8kV，脉冲宽度5～10ns可调，触发晃动小于0.5ns，触发延时30～40ns，单脉冲选出率为100％。经长时间使用未发现异常，此线路也可在削波器及脉冲剪切等技术中应用。     

面向电容式微机械超声换能器器件的32通道收发 电路设计与测试*

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路在FPGA以及直流电压的控制下,产生32路脉冲信号;接收电路通过跨阻放大结构实现32路电流信号检测;32通道收发电路利用脉冲产生芯片内自带的T/R开关进行高压隔离。通过搭建测试平台,对收发电路功能及一致性进行测试,并连接CMUT进行自发自收测试。测试结果表明,32通道收发电路具有良好的一致性,电路可以实现基于CMUT阵列的32通道超声信号的发射,检测回波信号,并对CMUT器件的带宽进行测试。电路具有功能完善,结构稳定的优点,为基于CMUT阵列的超声成像系统的应用提供了硬件支持。     

激光驾束制导武器接收系统模拟测试方法的研究

通过对激光驾束制导原理的分析,设计一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和单片机的脉冲发生器,实现了与激光驾束制导光场信息规律一致的电脉冲信号的产生,并通过设计快速开关驱动电路和功率控制电路对电脉冲信号进行功率放大,驱动高响应速度的准激光发光二极管,有效地模拟了激光驾束制导的光场信息,从而为解决激光驾束制导武器接收系统的接收灵敏度,以及偏航和俯仰制导精度等参数的室内非接触测试问题提供了一个有效的方法。对该模拟测试装置的误差进行了分析,提出了减小误差的方法。     

一种100 kV Mini-Marx发生器触发源的设计

根据100kV Mini-Marx脉冲发生器对触发源的技术要求,设计了一种基于VE4141型氢闸流管气体开关器件的高压脉冲触发源。该触发源系统输出高压脉冲幅度达到0～30kV、脉冲前沿小于15ns、脉冲宽度大于500ns,不仅可以接收光、电和手动信号触发,而且还可以通过接口来控制调整100kV Mini-Marx发生器的充电电压以及电压显示。采用固态IGBT半导体开关器件产生预触发和主触发脉冲,控制气体开关氢闸流管VE4141瞬间导通放电输出高压脉冲信号,触发后级Mini-Marx脉冲发生器产生不小于100kV的高压脉冲。     

紧凑Tesla变压器型纳秒脉冲源

采用带有开路磁芯的Tesla变压器与单筒脉冲形成线一体化结构,研制了一台基于Tesla变压器的紧凑GW级纳秒脉冲源,该源包括一个40Ω脉冲形成线、内置Tesla变压器、初级电路及高压吹气主开关等,具有变比高、结构紧凑、能量传输效率高、便于重复频率运行等特点。给出了脉冲形成线、Tesla变压器和主开关等的工作原理、设计方法和模拟计算。实验结果表明,该脉冲源输出电压大于200kV,脉冲宽度约8ns,可以在重复频率100Hz、平均输出功率1GW情况下稳定运行,实验结果与理论设计相符。     

基于频移反馈腔的全光纤射频调制脉冲激光研究

射频调制的脉冲激光是激光雷达探测领域内的一项重要研究内容.根据声光斩波器的强度和频率调制特性,设计了基于频移反馈腔的全光纤射频调制脉冲激光.理论上,建立了基于频移反馈腔的激光外差相干理论模型,并进行了数值仿真.根据理论模型,实验上严格控制频移反馈腔的长度和声光斩波器触发信号的周期,在100 MHz的射频信号驱动下,产生了脉冲宽度110 ns、重复频率约20 kHz的具有最高700 MHz射频调制的脉冲激光(脉内调制激光);同时微调斩波周期可以实现脉冲前沿或后沿的多样性射频调制.通过改变反馈腔内光纤放大器的输出功率实现了射频调制深度的连续可调,最高达到了0.67.     

用压电聚合物构成的单极性声脉冲发生器

本文介绍了用阶跃电压的快速下降沿作用在PVDF压电膜上而产生的单极性声脉冲。实验结果表明，声脉冲的波形和脉冲宽度取决于PVDF压电膜的厚度，阶跃电压的下降沿宽度，以及背衬材料和声传播媒质的形状等多个因素。该声脉冲发生器所产生的压力波脉冲的宽度约为50ns，不仅适用于固体中空间电荷的测量，也可以用于其他方面的应用，例如超声医学诊断，对材料的非破坏性的检测等。文章以该声脉冲发生器在压电压力波中的应用为例进行论述，并且所有测量结果都是通过压电压力波测试系统获得的。     

百kV级纳秒脉冲源的设计与实验研究

GW级Tesla型脉冲源在触发开关技术研究中作为触发脉冲源使用,抖动较大,触发开关工作不稳定,需要为其研制一台触发器以解决这一问题。结合其他使用需求,设计了一台百kV级纳秒脉冲源,该脉冲源采用Tesla变压器结合单筒脉冲形成线结构,进行了Tesla变压器结构、Tesla变压器初次级参数、Tesla开路磁芯与初级电路设计,调试结果为:最高输出电压100 kV,峰值功率250 MW,重复频率1~100 Hz,输出脉冲宽度约4 ns,前沿约1 ns。该脉冲源作为触发器使用,可以将GW级Tesla型纳秒脉冲源抖动由500 ns降低至150 ns,满足触发开关研究需求,还可用于产生超宽谱短脉冲进行辐射。     

Prediction of concrete strength using ultrasonic pulse velocity and artificial neural networks

Ultrasonic pulse velocity technique is one of the most popular non-destructive techniques used in the assessment of concrete properties. However, it is very difficult to accurately evaluate the concrete compressive strength with this method since the ultrasonic pulse velocity values are affected by a number of factors, which do not necessarily influence the concrete compressive strength in the same way or to the same extent. This paper deals with the analysis of such factors on the velocity-strength relationship. The relationship between ultrasonic pulse velocity, static and dynamic Young’s modulus and shear modulus was also analyzed. The influence of aggregate, initial concrete temperature, type of cement, environmental temperature, and w/c ratio was determined by our own experiments. Based on the experimental results, a numerical model was established within the Matlab programming environment. The multi-layer feed-forward neural network was used for this purpose. The paper demonstrates that artificial neural networks can be successfully used in modelling the velocity-strength relationship. This model enables us to easily and reliably estimate the compressive strength of concrete by using only the ultrasonic pulse velocity value and some mix parameters of concrete.     

650kV/2ns高压脉冲发生器研制

研制了一套峰值650kV、脉宽2ns的窄脉冲发生器,具有结构紧凑、体积小巧、便于移动和产生优质的纳秒高压脉冲等优点。该发生器基于三谐振脉冲变压器原理和脉冲形成压缩实现窄脉冲输出,采用紧凑双锥形绕组铁芯变压器、LC调谐回路和27pF,30Ω脉冲形成线组成三谐振回路,油介质自击穿开关导通后在负载上获得高压脉冲。实验结果表明,该窄脉冲发生器可在80Ω电阻负载上输出脉冲峰值约650kV,脉宽约2ns,与理论分析的结果相吻合。