力反馈式加速度计动态特性分析及重要参数选择

力反馈式微机械加速度计闭环系统的静电反馈力可以等效成一个与反馈电压成正比的负反馈力和一个与其平方成正比的负刚度,这使得加速度输入不同时,可以等效成不同参数的线性系统.首先,通过系统的等效开环数学模型的分析,提出静电反馈力的负刚度给整个系统带来的影响;然后在保证系统稳定性和其它性能的同时,以满足整个量程内的动态性能指标为目的,提出校正方案以及机械刚度的取值;接着对校验方案以及所选取参数进行了稳定性仿真和动态特性仿真;最后通过不同刚度和校正参数的两个加速度计的对比实验证明:适当提高系统机械刚度并合理选择校正参数能够在几乎不影响系统阈值的情况下提高系统的动态特性和稳定性.     

Theoretical analysis on deflagration-to-detonation transition

The study on deflagration-to-detonation transition(DDT) is very important because this mechanism has relevance to safety issues in industries, where combustible premixed gases are in general use. However, the quantitative prediction of DDT is one of the major unsolved problems in combustion and detonation theory to date. In this paper, the DDT process is studied theoretically and the critical condition is given by a concise theoretical expression. The results show that a deflagration wave propagating with about 60% Chapman–Jouguet(CJ) detonation velocity is a critical condition. This velocity is the maximum propagating velocity of a deflagration wave and almost equal to the sound speed of combustion products. When this critical condition is reached, a CJ detonation is triggered immediately. This is the quantitative criteria of the DDT process.     

微机械杠杆力放大效果的计算和提高

硅微谐振式加速度计是一种高精度的惯性传感器,它通过谐振梁刚度随惯性力的变化检测输入加速度的大小。为了得到较高的标度因数,国内外的研究机构普遍使用微机械杠杆机构来放大惯性力,但实验中微机械杠杆往往达不到理想的放大倍数,尤其是多级杠杆对力的放大作用非常有限。结合国内加工条件,微机械杠杆力放大机构的模型被合理简化,使用有限元分析运动模态的方法,分别计算微机械杠杆、检测质量支撑梁以及谐振梁的刚度,并按此仿真计算结果估算微机械杠杆的力放大倍数。通过理论推导、ANSYS仿真和对微机械杠杆实验的结果验证了这种方法的正确性。为分析微机械杠杆实际的力放大效果提供了一种实用方法,并基于此方法提出通过提高输出刚度来提高微机械杠杆力放大倍数的方法。通过对杠杆结构的优化,可将原有3.9倍的杠杆放大倍数提高到7.0倍。     

基于MS3110电容读取芯片的MEMS加速度计

介绍了通用电容读取芯片MS3110的内部结构、基本原理及其使用方法,提出了采用单片机实现片内EEPROM编程的方法,并给出了读写控制框图。以梳齿式硅微传感器为敏感元件,采用滞后比例积分调节器,基于MS3110通用电容读取芯片设计了一种MEMS力平衡闭环加速度计。实验结果表明:设计的MEMS加速度计能够闭环正常工作并取得了一定的性能。     

Eu3+．Dy3+,Sm3+掺杂Ca(Sr,Ba)W04的光谱性质

采用共沉淀方法制备了稀土离子Eu3+,Dy3+,Sm3掺杂的Ca(Sr,Ba) WO4发光材料,目的是研究金属阳离子改变对稀土离子发光性质的影响.X射线衍射光谱数据表明,CaWO4、SrWO4、BaWO4都是四方晶系I41/a(88)结构,随着阳离子半径增大,衍射峰向小角移动.不同温度制备的BaWO4样品X射线衍射光谱...     

Eu3+．Dy3+,Sm3+掺杂Ca(Sr,Ba)W04的光谱性质

采用共沉淀方法制备了稀土离子Eu3+,Dy3+,Sm3掺杂的Ca(Sr,Ba) WO4发光材料,目的是研究金属阳离子改变对稀土离子发光性质的影响.X射线衍射光谱数据表明,CaWO4、SrWO4、BaWO4都是四方晶系I41/a(88)结构,随着阳离子半径增大,衍射峰向小角移动.不同温度制备的BaWO4样品X射线衍射光谱数据表明,温度较低时制备的晶体样品X射线衍射峰较宽;当制备温度升高后,晶体样品X射线衍射峰宽变窄.样品的SEM照片表明,低温制备的样品晶粒尺寸较小,约为100～300 nm;高温制备样品晶粒尺寸较大,约为2～6 μm.测试了Eu3+,Dy3+,sm3+掺杂的Ca( Sr,Ba) WO4发光材料的激发和发射光谱.计算了Eu3+掺杂的Ca(sr,Ba) WO.的J-O强度参数Ωλ(λ=2,4),Ω2值随着阳离子半径增大迅速减小,经分析它是导致Eu3+掺杂的Ca(Sr,Ba) WO4的发射强度随着阳离子半径增大迅速减弱的原因.然而Sm3+掺杂的SrWO4其他两种晶体相比,其发射强度反而增强.根据激发光谱和文献报道,我们认为可能是由于钨酸根离子与稀土离子的能量传递引起的.从Dy3+,Sm3+掺杂的Ca(Sr,Ba)WO4的发射光谱可以看到,随着阳离子半径增大发射峰蓝移,发射峰的Stark劈裂减弱.我们用位形坐标图解释了这一现象产生的原因.     

基于模糊滑模的有限时间混沌同步实现

提出了混沌同步有限时间实现问题.应用全程滑模控制技术，选择指数型终端滑模趋近律来设计滑模控制器，以实现一类混沌系统的状态同步.该设计方案针对混沌系统的参数不确定性和外界扰动，引入模糊基函数网络，在线估计不确定性和外部扰动的界值.同时该方案消除了滑模控制的到达阶段，状态始终保持在滑模面上，并能在有限时间内趋近于原点.最后以Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.     

气相爆轰物理的若干研究进展

爆轰现象的研究已经有一百多年的历史了,爆轰物理的研究取得了许多重要进展.本文从爆轰波的经典理论、胞格爆轰波的多波结构、气相爆轰波形成机理、气相爆轰波传播机制等方面综述了相关的若干研究进展,评述了这些进展的科学性与局限性,并探讨了将来可能的研究方向.这些研究进展主要包括:CJ(Chapman-Jouguet)理论和ZND(Zel'dovich,von Neumann,D?ring)模型、爆轰波多波结构、爆轰胞格特征、直接起爆和爆燃转爆轰过程、热点起爆机制、爆轰波稳定性、扰动爆轰波的传播等.爆轰波是以超声速传播的自持燃烧现象,涉及了激波相互作用、燃烧化学反应、湍流扩散和流动不稳定性等复杂的气动物理过程,相关研究具有重要的学科理论意义.另外,爆轰燃烧具有高效的热化学能释放特点,在先进的热力推进技术方面有着重要的应用背景,因此相关研究也具有重要的工程应用价值.      

JF12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究

介绍了在中国科学院力学研究所JF12长实验时间激波风洞上开展的10°尖锥标模的天平测力实验研究结果.JF12激波风洞的实验时间为100~130 ms,名义Mach数为7.0,喷管出口直径为2.5 m,总焓为2.5 MJ/kg,复现了35 km高空的飞行条件.采用六分量应变天平,攻角分别为-5,0,5,10和14°,模型长度为1.5 m,质量为50 kg.实验结果表明,在100~130 ms的实验时间里,应变天平的输出信号含有3~4个完整周期,可以通过对天平的输出信号进行平均直接获得气动力/矩测量结果,而不再需要进行加速度补偿,且气动力系数重复测量的不确定度小于2%.JF12激波风洞气动力系数的测量结果与传统高超声速风洞的结果符合得较好,表明在2.5 MJ/kg的总焓下,真实气体效应对该模型气动力特性的影响不明显.      

静电悬浮加速度计反馈引起闭环点漂移机理及抑制方法

静电悬浮加速度计的检测质量闭环点位置偏离电极框中心时会造成系统非线性误差,调整检测电路输出电压可调整检测质量闭环点,而在调整过程中发现反馈电压变化会引起电容检测电路输出电压漂移,从而影响闭环点调节精度。为解决此问题,研究了闭环点位置与检测电路输出电压变化的关系,推导了检测电路传递函数,初步确定了反馈电压对检测电路输出电压影响的原因是隔直电容选取不恰当,通过实验对比了材料为C0G、Y5P、X7R及SL的多层陶瓷电容作为隔直电容时输出电压与反馈电压关系。实验结果表明:采用低温漂、耐高压和受频率影响小的C0G电容作为隔直电容能够消除反馈对检测电路引起的输出电压漂移,从而消除调节闭环点过程中闭环点位置的漂移,并且能提高检测电路稳定性。