阳加速器水传输线D-dot的设计、标定和实验

 应用D-dot探测器进行了阳加速器水传输线电压测量，利用探头与高压电极之间的结构电容获得脉冲电压的微分信号，通过RC积分取得电压信号。利用Pspice软件的瞬态分析功能模拟结合实验结果估算了探测器的杂散参数，进行了幅频响应特性分析；运用频响分析解释了测试结果。在加速器低电压短路实验状态下，用电阻分压器对其进行了在线标定。测量结果表明D-dot探测器获取了正确的电压波形，且工作稳定可靠。     

基于合作靶球的视觉传感器外参标定方法

视觉传感器的外参标定旨在建立视觉坐标系与外部标准坐标系之间的关系。设计了视觉测量合作靶球以实现视觉测量与仪器测量之间的合作测量。通过将视觉测量合作靶球与激光跟踪仪靶镜相互替换获取公共点在视觉坐标系和外部标准坐标系下的坐标,并利用公共点在两坐标系下的坐标对目标函数进行非线性优化,获得视觉传感器外参数最优解。视觉测量合作靶球的设计将靶标、光源和球形外壳相融合,以满足与跟踪仪合作靶镜的互换性和球心可测的需求。对外参标定过程中的误差传递进行了分析,并通过仿真优化标定精度,以及实验验证该标定方法的精度。结果表明,该方法的外参标定精度可达到0.036mm,能够实现直接、灵活、高精度的公共点数据获取。     

线阵光纤激光相干合成控制器的设计

针对线阵光纤激光相干合成系统中对合成光束的质量、控制速度、控制精度的需求，完成了线阵光纤激光相干合成控制器的设计。该控制器以DSP2812和CPLD为核心处理器，通过AD976A模/数转换器接收光电探测器的电压信号，AD8544数/模转换器输出模拟电压控制压电陶瓷相位控制器，进而控制激光的相位变化。为了实现控制器与目标图像检测板和上位机的通信，设计了两路串口通信接口，并编写了相关测试程序，最终在线阵光纤激光相干合成系统中完成了四路1 064 nm激光的相干合成、扫描、跟踪实验。实验结果表明，该控制器搭载随机并行梯度下降（SPGD）算法，在光电探测器的配合下能够实现光纤激光锁相，控制主瓣能量变化优于±5%，锁相后主瓣能够完成±λ的扫描，扫描频率约为25 Hz，同时结合目标图像检测板完成了目标跟踪实验，实现激光相干合成条纹的目标跟踪。     

测量强光一号负载电压的电容分压器

以“强光一号”加速器为例,给出了一种可以对其阴阳极间负载电压进行直接测量的自积分式电容分压器。介绍了自积分式电容分压器的结构,并通过静电场模拟分析了该分压器结构并不会对阴阳极间隙电场造成明显影响,在此基础上利用方波电压源对其进行了响应实验从而获得其频率响应,并对电容分压器的分压比进行了在线标定,最终给出了利用该自积分式电容分压器测量短路状态时阴阳极间隙电压测量结果。     

测量强光一号负载电压的电容分压器

 以“强光一号”加速器为例,给出了一种可以对其阴阳极间负载电压进行直接测量的自积分式电容分压器。介绍了自积分式电容分压器的结构,并通过静电场模拟分析了该分压器结构并不会对阴阳极间隙电场造成明显影响,在此基础上利用方波电压源对其进行了响应实验从而获得其频率响应,并对电容分压器的分压比进行了在线标定,最终给出了利用该自积分式电容分压器测量短路状态时阴阳极间隙电压测量结果。     

真空绝缘子脉冲表面电场在线测量系统的实现

基于Kerr电光效应,建立了用以对纳秒脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场进行在线测量的实验系统。该测量系统由快脉冲高电压源、YAG激光器、同步控制系统、被测中空薄壁绝缘子及Kerr效应单元、光学相位差检测系统等部分构成。利用YAG激光器输出的激光脉冲,触发导通快脉冲高压源中的高压气体开关,使其给被测绝缘子试品上施加一个脉宽100ns的高压脉冲方波。利用同步控制,使得探测激光在试品上的脉冲方波达到幅值后,入射到Kerr腔体中对Kerr效应进行探测。从而实现了对绝缘子表面电场的在线测量,并给出了初步的测量结果。     

分布式多通道计算机视觉测量系统

提出了一种新颖的分布式多通道计算机视觉测量系统 ,并成功地解决了钢卷尺自动检测问题。讨论了系统的原理、HUB控制器的设计、图像自动识别与自动检测以及定时器编程等核心技术。实践证明 ,分布式多通道计算机视觉测量系统可以实现工业领域中多目标的高速视觉测量与在线质量监控     

六维参数的图形定位方法的研究

在汽车车身整体误差检测技术中 ,由于没有标准车身 ,但需要按照标准车身的特征点、线、面位置 ,快速调整、高精度定位二维视觉传感器。提出了对六维参数进行综合调整的图形定位方法 ,该方法使仪器调整直观 ,便捷 ,精度高。采用了空心正四面体的棱边代表标准汽车车身的棱边来设置传感器 ,能够在没有标准车身的情况下 ,通过调整显示在计算机屏幕上的两个图形的重合 ,对二维视觉传感器的六维参数同时进行调整。     

ITER 磁体支撑结构多维加载系统测控系统的设计

为了验证ITER 磁体支撑结构的可靠性,建立了多维加载测试平台对支撑部件进行机械性能检测。测量控制系统由7 台EDC 控制器、计算机系统、16 通道准动态应变仪、25 只位移传感器、7 套油缸中的负荷和位移传感器组成。基于可编程语言,利用EDC220 数字控制器实现了多通道协调加载的测量和控制过程,完成了 7 套双油缸高精度同步控制实验。针对典型的加载工况进行工程测试。结果表明,测控系统设计合理,控制系统可靠,能满足下一步的实验要求。     

双眼高阶像差校正与视觉分析系统

人眼像差对视功能具有重要影响。目前相关研究结果多在单眼条件下获得,为解决双眼像差对双眼视功能的影响等问题,搭建了一套双眼高阶像差校正与视觉分析系统。该系统采用哈特曼波前传感器和37单元变形反射镜对双眼像差进行测量和控制,并通过对控制器增益的优化设计,实现了对双眼像差的稳定闭环控制。视标显示器采用有机发光二极管微型显示器,其视频输入信号直接由计算机产生,可方便地实现多种视功能测试。利用该系统进行了初步的立体视觉实验,展示了该系统在双眼视功能测试方面的巨大潜力。双眼高阶像差校正与视觉分析系统的建立为未来双眼视功能的深入研究提供了必要的技术和设备支持。     

固态Marx发生器的自动控制研究

为了进一步推广固态Marx发生器的应用,实现输出脉冲波形的直观显示,提高电压调节精度,缩短充电调压时间,有必要对固态Marx发生器的自动控制进行研究。以现场可编译门阵列（FPGA）作为控制器,将输出电压、频率、脉宽、过电流阈值等参数以及故障检测及指示直接显示在液晶屏上,实现可视化设置和调节,在固态Marx发生器的输出端并联分压电路和高速数模转换电路,对输出的高压脉冲采样,一方面用于闭环PID控制实现分段式快速充电和输出电压精准化调节,另一方面用于在虚拟示波器中实时显示输出脉冲电压的基本波形。此外,在电路中加入了故障检测和保护机制,迅速检测电路中出现的过温、过电流等故障并对其及时停机响应以保护脉冲电源和操作人员安全。在20级的固态方波Marx发生器样机中产生的重复频率方波脉冲电压波形表明,该样机已经初步实现自动化控制,并能可靠运行。     

两电极气体火花开关触发系统

 两电极开关取消了触发电极,需要靠过压触发,要求触发电压的幅值高,上升前沿快。为了满足两电极大电流气体开关对触发电压的特殊要求,介绍了一种用Marx作触发器的触发系统。该系统由8级Marx发生器构成,由电源开关、隔离变压器、L-C充电电路、采样控制电路、光纤控制电路和触发电路组成。Marx发生器采用了低电感电容器和同轴结构布局,减小了电感,触发电压达到120 kV,上升沿小于30 ns。对触发系统建立了PSpice电路模拟,仿真波形与实测波形基本一致。将该触发装置用于200 kA大电流气体开关试验,试验结果表明该触发装置能稳定触发气体开关,操作安全可靠。     

Simplified power supply for long pulse CO2 laser using zero cross switching technique

We propose a simple power supply for a longitudinally pulsed CO₂ laser with long pulse duration by the switching control of AC line (60 Hz) on HV leakage transformer primary, which can generate long pulse of about 3 ms compared to a typical pulsed power supply. In this power supply, a low voltage open loop control for high voltage discharge circuit is employed to avoid the HV sampling or switching, and AC line voltage switched directly by a SCR is applied to the leakage transformer primary. Thus, there is no need of a rectified bridge and an energy-storage capacitor in the discharge circuit, and the leakage transformer allows one to omit a current-limiting resistor. In order to control the laser output power, the pulse repetition rate is adjusted up to 60 Hz. A ZCS circuit and a PIC one-chip microprocessor are used to control the gate signal of SCR precisely.     

线阵CCD用于实时动态测量技术研究

本文研究的是在连续光条件下线阵ＣＣＤ实时动态测量技术,除了考虑ＣＣＤ像元响应非均匀性、非线性等影响因素外,还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题,推导了测量精度公式与动态范围公式。为了减小测量误差和提高被测信号的频率,必须相应减小积分时间。精度公式是进行线阵ＣＣＤ电路设计的基本依据公式。动态范围与频率无关,只与结构参数有关,为了充分利用ＣＣＤ的动态范围,激光功率要可调。     

激光陀螺抖动控制电路高精度数字化设计

随着激光陀螺电路系统数字化,小型化的不断发展。传统的机抖激光陀螺模拟偏频系统由于存在体积大,难以进行精确控制的缺点而在使用中受到极大限制。本文设计了一种基于DSP的数字机抖偏频控制系统,提出了数字机抖偏频控制系统原理,实现了一种周期性锯齿波噪声的注入。实验结果表明,数字机抖控制系统工作稳定,激光陀螺测量精度高。     

塑料光纤拉丝塔控制系统设计

为减小塑料光纤纤芯直径波动造成的非固有散射损耗,设计了一种新型光纤拉丝塔控制系统,详细阐述了其工作原理及软硬件实现过程。采用单片机作为核心处理部件,合理设计传感器测温电路、加热炉温度控制电路、直径测量和控制电路以及友好的人机界面。实验表明系统拉丝芯径范围宽(0.2～3mm),拉制光纤直径均匀,精度可控制在15μm以内。整个系统成本低,实用价值高,满足塑料光纤实验室研究需要,可供实际生产参考。     

Short-channel drain current model for asymmetric heavily / lightly doped DG MOSFETs

Performance characteristics of an excimer laser (XeCl) with single-stage magnetic pulse compression suitable for material processing applications are presented here. The laser incorporates in-built compact gas circulation and gas cooling to ensure fresh gas mixture between the electrodes for repetitive operation. A magnetically coupled tangential blower is used for gas circulation inside the laser chamber for repetitive operation. The exciter consists of C–C energy transfer circuit and thyratron is used as a high-voltage main switch with single-stage magnetic pulse compression (MPC) between thyratron and the laser electrodes. Low inductance of the laser head and uniform and intense pre-ionization are the main features of the electric circuit used in the laser. A 250 ns rise time voltage pulse was compressed to 100 ns duration with a single-stage magnetic pulse compressor using Ni–Zn ferrite cores. The laser can generate about 150 mJ at ～100 Hz rep-rate reliably from a discharge volume of 100 cm ³. 2D spatial laser beam profile generated is presented here. The profile shows that the laser beam is completely filled with flat-top which is suitable for material processing applications. The SEM image of the microhole generated on copper target is presented here.     

月球六分之一微重力环境模拟装置的设计与实现

为了对在月球上工作的机械臂进行地面仿真实验,设计并实现了一套悬吊式的、以视觉伺服方式作为随动控制系统的月球六分之一微重力模拟装置。为了能够满足高精度、大视场、大景深、高频率的成像条件,设计了以LED光源主动发光为基础的目标标志器以及基于激光测距仪及双相机多传感器融合的视觉测量系统,提出了一套目标识别、检测和位置测量的方法。采用PMAC运动控制卡作为执行机构的控制器,实现对电机的数字PID控制;经过试验验证,所设计的系统操作简单、运行稳定、微重力模拟精度高。     

正负双极性直流高压充电电源设计北大核心CSCD

高压脉冲电容器是脉冲功率系统中应用较广的储能器件。根据大容量能库型脉冲装置对充电电源的技术要求,研制了一种输出电压±0.5~±10 kV可调、最大平均功率约3 kW、双极性一体化直流高压充电电源。设计上采用控制电路与正负双极性直流高压输出主电路一体化方式,通过隔离、屏蔽和保护措施,解决了目前双极性直流高压充电电源存在的正负极性电压不平衡、采样控制信号与高压地未隔离问题,减小了电源体积,提高了电源的鲁棒性、可靠性和电磁干扰能力。100多台充电电源在18.3 MJ脉冲装置中同时运行,在复杂电磁干扰环境下可靠稳定工作。