光电经纬仪机电一体化耦合特性

区别于传统刚体控制模型,将结构动态设计方法与控制理论相结合,构建了光电经纬仪的柔性机电耦合控制模型,分析了该模型的结构基频、阻尼比等机械因素与控制带宽的耦合关系,并提出了光电经纬仪动态量化设计准则.实验表明:光电经纬仪结构谐振频率ω_n应尽可能地远大于系统谐振频率ω_r,至少满足ω_n≥3ω_r.该方法有效可行,可解决高精度大型经纬仪机电谐振问题,为设计快速响应、高跟踪精度的光电经纬仪提供了工程依据.     

一种机械谐振下的控制带宽扩展方法

针对系统固有机械谐振影响光电稳定跟踪系统频带宽度的问题,提出了一种机械谐振下的控制带宽扩展方案。该方案借助系统频率特性测量方法,利用最小二乘参数辨识算法实现。试验结果表明,利用本文方案,速度闭环下的谐振峰值减小至原来的1/3,控制带宽提高了接近2倍,证明本文提出的方案能够有效实现机械谐振抑制,提高系统控制带宽,保证系统稳定性能。     

基于视频分析软件Tracker测量刚体转动惯量

在传统刚体转动惯量实验仪器的基础上,用弹簧代替砝码,用手机拍摄实验过程,用Tracker和Origin软件处理实验数据,来研究刚体转动惯量.考虑加速度、摩擦力矩等因素的影响后,系统误差减少,并实验测量了摩擦力矩.     

偏置电压对磁致伸缩/压电层合换能结构磁电性能影响

分析和测试了偏置电压调整时PZT5/Terfenol-D/PZT8层合换能结构磁电性能. 提出了一种磁致伸缩/压电层合磁电换能结构的一阶谐振频率控制方法. 通过改变压电驱动层的直流电压对磁电层合结构的预应变进行改变, 从而调整谐振频率. 分析偏置电压、 应变、 弹性模量、 谐振频率和谐振磁电电压系数之间关系. 分析表明: 在较小应变情况下, 控制电压几乎可以线性调节谐振频率, 而层合结构谐振磁电电压系数几乎与偏置电压无关. 实验研究验证: 理论与实验结果较好吻合. 在-170 V-+170 V的偏置电压时, 谐振频率可以几乎线性调整. 最大频率调整量达到1 kHz, 偏置电压对一阶纵振频率的控制率达到: 2.94 Hz/V. 在偏置磁场为0-225 Oe时, 谐振频率调整量与偏置磁场无关. 偏置磁场会改变谐振磁电电压系数, 在大于178 Oe静态磁场偏置时, 磁电电压系数最大, 达到1.65 V/Oe.     

左手介质对谐振腔谐振频率的影响

在谐振腔设计过程中, 谐振腔的品质因数以及谐振频率都是需要考虑的关键因素. 传统的方法是通过减小谐振腔的尺寸或者利用高次模来提高谐振腔的谐振频率, 但是由于两种方法都有其局限性, 导致设计结果并不理想. 通过理论计算与模拟仿真相结合的方法, 对影响谐振腔谐振频率的因素进行分析, 得出了填充介质的材料属性与谐振腔谐振频率的关系. 理论计算显示: 当用“左手介质”作为谐振腔的填充物质时, 可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率. 高频结构仿真器(high frequency structure simulator)的仿真数据也证明了以上结果, 从而得出谐振腔的谐振频率可以不受谐振腔尺寸的限制. 相较于传统理论而言, 研究结论有进一步的发展, 为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据.     

光控主动频率选择表面制作及光电性能研究

为简化主动频率选择表面(FSS)器件结构,提高其谐振频率的操控性能,提出一种利用光电导薄膜的光照导电特性控制FSS结构尺寸变化的光控主动FSS。从理论角度阐述了FSS结构尺寸与中心谐振频率的关系。以十字带通型光控主动FSS为例,采用CST软件仿真得到光照前后的中心谐振频率,频率由23GHz变为28GHz。采用镀膜、电子束蒸发及光刻等工艺制作出光控主动FSS样件,分析了光电导薄膜中掺杂成分、退火温度、退火时间及光照频率、光照功率等因素对其光电性能的影响。结果显示:调节CdS、CdSe的分子数比(1∶1~5∶1)可改变敏感波长;调节CdCl_2、InCl_3、CuCl_2的比例可改变亮暗方块电阻比,实验中分子数比为(3.6∶2.6∶1.3)时效果最佳;退火温度为750℃、退火时间为30s时光电导薄膜光电特性与欧姆接触达到峰值。测试结果表明:在功率为200mW/cm~2与波长为0.6μm的光照条件下,光控主动FSS的中心谐振频率从光照前的23.8GHz变为28GHz,与仿真结果一致。     

光激光拾谐振法确定硅微机械薄膜的杨氏弹性模量

提出了一种采用光热激励和光拾取的全光谐振技术方法,确定硅微机械薄膜的杨氏弹性模量.该方法基于光热激励的致动机理,使用调制光对硅微机械薄膜结构进行光热激励使之谐振,利用光纤传感技术拾取其谐振频率信号,进而利用谐振理论模型确定其杨氏弹性模量.为准确确定杨氏弹性模量,利用了硅微薄膜结构的前三阶谐振频率进行多次测量,求均值的方法.为简化光激励测试系统,设计了新颖结构的单光源激励测试系统,同时实现了对微机械薄膜结构的激振和信号拾取.     

掺杂硅纳米梁谐振频率的理论模型及分子动力学模拟

通过理论计算与模拟,研究分析了P元素替代掺杂单晶硅纳米梁的谐振频率.计算模拟了两端固支单晶硅纳米梁的谐振频率随尺寸、掺杂浓度与温度的变化.通过对计算结果与模拟结果的分析得到:单晶硅纳米梁的谐振频率随着硅纳米梁长度尺寸的增大而减小;硅纳米梁的谐振频率随着掺杂浓度的增大而增大,但变化趋势并不明显;最后考虑了温度效应,发现掺杂硅纳米梁的谐振频率随着温度的增大而减小,但从谐振频率的数值来看,硅梁的谐振频率随温度的变化趋势并不明显,即温度对硅梁谐振频率基本无影响.由此得出结论:掺杂浓度与温度对硅纳米梁谐振频率的影响很小,影响单晶硅纳米梁谐振频率的主要因素是尺寸大小,掺杂单晶硅纳米梁的谐振频率具有尺寸效应.     

高Q光纤环谐振腔陀螺角速度传感研究

模拟仿真了谐振式光纤环腔的透射谱线以及鉴频曲线,得透射谱线最低谷值对应为调制谐振点,鉴频曲线的线性区为陀螺的工作范围区,线性区中点对应谐振点,可作为标度因数最大值.为了实现谐振点的高精度锁频和稳频,设计了谐振式光纤陀螺角速率测定方案,使用比例积分反馈电路实施锁频,利用正弦波扫描窄线宽激光器(线宽小于1kHz)的压电转化模块,使激光器谐振腔长发生变化,从而改变其输出频率,对谐振光纤环腔随外界环境变化同时进行跟踪和锁定.利用线宽法测试并计算出光纤环形谐振腔的品质因数值为107,对比分析了光纤环腔在谐振点和非谐振点锁定情况下的光电探测实时输出,并通过转动测试,得到两种情况下锁定后陀螺的连续转动效果.计算了光纤陀螺系统理论检测灵敏度,结果表明:谐振点锁定后转动效果对应的陀螺输出电平值为锁定非谐振点转速电平值的3倍,验证了谐振式光学陀螺谐振点锁频的重要性.     

开口谐振环阵列在太赫兹波段的谐振特性实验研究

实验制备了单元尺寸在微米量级的开口谐振环周期阵列样品,测试了其在0.1~2 THz频段的散射系数,验证了不同极化方向的垂直入射可产生单独的电谐振或同时产生磁谐振的传输特性,验证了材料电导率对样品的谐振频率的影响。结合仿真计算结果,得到了等效的负介电常数和负磁导率随频率的变化关系,及其电、磁谐振频率与谐振环单元尺寸增大倍数k的关系曲线。实验和仿真均表明,样品的电谐振频率与1/k线性相关,而磁谐振频率与1/k成正比关系。     

光电探测伺服系统设计与制造：挑战与对策

 随着光电探测与制导伺服机构对精度和响应速度要求的提高,传统伺服机构中诸如间隙、空回、磨损及摩擦等现象逐渐成为制约系统性能提高的主要因素。分析了高精密光电探测装备在车辆、舰船、飞机等载体上应用现状与未来需求,指出了光电探测装备伺服机构技术发展中面临的挑战和设计制造瓶颈,阐述了加强对精密传动机构的精度与动力学特性分析、机构制造、机械与控制集成设计方法等方面研究的重要性,并针对影响伺服机构性能的若干重要问题,提出了相应的研究策略与思路。     

光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法研究

提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置,为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标,用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法,对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响,全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。     

Stochastic resonance of a damped oscillator with frequency fluctuation driven by a periodic external force

<正>Considering a damped linear oscillator model subjected to a white noise with an inherent angular frequency and a periodic external driving force,we derive the analytic expression of the first moment of output response,and study the stochastic resonance phenomenon in a system.The results show that the output response of this system behaves as a simple harmonic vibration,of which the frequency is the same as the external driving frequency,and the variations of amplitude with the driving frequency and the inherent frequency present a bona fide stochastic resonance.     

Study on fast linear scanning for a new laser scanner

In the field of lidar system design, there is a need for laser scanners that offer fast linear scanning, are small size and have small a rotational inertia moment. Currently, laser scanners do not meet the above needs. A new laser scanner based on two amplified piezoelectric actuators is designed in this paper. The laser scanner has small size, high mechanical resonance frequencies and a small rotational inertia moment. The size of the mirror is 20 mm×15 mm. To achieve fast linear scanning performance, an open-loop controller is designed to compensate the hysteresis behavior and to restrain oscillations that are caused by the mechanical resonances of the scanner's mechanical structure. By comparing measured scanning waveforms, nonlinearities and scan line images between the uncontrolled and controlled scanner, it was found that the scanning linearity of linear scanning was improved The open-loop controlled laser scanner realizes linear scanning at 250 Hz with optical scan angle of ±12 mrad.     

用气垫转盘测转动惯量的数据处理及误差分析

利用最小二乘法对气垫转盘测转动惯量的数据进行一元线性回归，分析了实验误差来源，讨论了实验数据中出现摩擦力矩为负的原因。     

Influence of the moment of inertia of the pendulum on the internal friction (loss tangent) measured by free decay

Summary The internal friction (loss tangent) of solids is normally measured, as a function of temperature, with a torsion pendulum operating in free decay. Curves of the internal friction and the oscillation frequency, against temperature, are obtained at various moments of inertia, to extract the parameters characteristic of the relaxation process (relaxation time and strength). In all these experiments only the temperature is considered as an independent variable and the moment of inertia of the pendulum is mainly used to shift the internal friction peaks in the temperature scale. It is pointed out in the paper that the moment of inertia is also an independent variable which can be used to determine, with high accuracy, if the measured peak is of the Debye type or not. A new torsion pendulum, with continuously variable moment of inertia is presented, which allows measurements of the partial derivative of the internal friction and the oscillation frequency with respect to the moment of inertia, at constant temperature. Finally, some measurements of the Snoek relaxation in Nb-O alloys are presented, to show the applicability of the concepts developed in the paper. The authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

基于电力线载波与TCP/IP协议的刚体转动惯量实验系统的设计

介绍了一种新的测量刚体转动惯量的实验方法与实验装置,在实验中,通过增加标准刚体试件,把细线拉力对转轴摩擦力矩的影响考虑进去,大幅度地提高了实验测试精度,另外,利用电力线载波通讯网络,将转动惯量测量仪采集的时间数据传输到PC机中,再经过PC机端数据处理软件,快速准确地将待测刚体的转动惯量以及其它与刚体有关的物理量计算、显...     

三体heritage混合相互作用和核转动惯量的变化

讨论了在费米子动力学对称模型中大形变区核转动惯量的变化机制.指出在无I1带和基带交叉的情况下,heritage混合本身也可以引起转动惯量的变化,但引起混合的相互作用形式是重要的,引入某种三体相互作用后能很好地解释实验事实.     

Laser Doppler velocimeter with variable optical frequency shift

An opto-electronic system that allows a stable accurate frequency shift, variable from 10 kHz to 50 MHz, to be introduced in a laser Doppler velocimeter (LDV) has been developed. The system combines a fixed optical-frequency shift obtained using a Bragg cell with an electronic shift which results from mixing the detector signal with a variable local oscillator frequency phase locked to the Bragg cell driver. This paper discusses the advantages of the system in both a tracker and a counter based LDV.     

色噪声参激和周期调制噪声外激联合驱动的分数阶线性振子的共振行为

研究了色噪声参激和周期调制噪声外激联合驱动的分数阶线性振子及其共振行为, 利用Laplace变换和Shapiro-Loginov公式, 推导出了系统响应的一阶矩及稳态响应振幅的解析表达式. 讨论了系统阶数、摩擦系数、周期驱动力频率、色噪声强度和相关率等参数对系统稳态响应的影响, 发现系统稳态响应振幅具有非单调变化的特点, 即出现了广义随机共振现象. 并且在适当参数下, 稳态响应振幅还存在具有双峰的广义随机共振现象.