《从零学相对论》连载(23)

正§8.6相对论在GPS(全球定位系统)中的应用相对论在许多人的心目中有如下特点:①新奇有趣;②难度颇高;③毫不实用.下面谈谈特点③.狭义相对论在日常生活中毫不实用的关键原因是日常接触到的速率都太低.一旦涉足高能物理学领域,由于高能粒子通常都有很高的速率,狭义相对论就大有用武之地,而且变得不可或缺.然而,与物理学的其他分支相比,狭义相对论在国民经济和日常生活中的应用似乎还是非常罕见.至于广义相对论,虽然它在近代天体物理学(特别是黑洞和宇宙论)中必不可少,但过去一直认为它与国计民生以及日常生活毫无关联.有趣的是,有一件与日常生活息息相关     

地球静止轨道远程交会过程导航性能评估

远程交会是静止轨道共位卫星自主定点置入的关键途径。针对远程交会过程中大距离跨度下相对运动模型的误差信号特性,理论推导了误差的传递机理,给出了相对导航EKF算法期望及噪声特性的定量分析模型。研究表明,确定距离区间存在最优过程噪声量级及其对应的最优滤波性能,且滤波误差与交会距离正相关,可作为全局最优滤波器的定量设计依据,解决了静止轨道远程交会过程EKF导航算法性能的量化评估问题。仿真表明,分析结论正确,相对速度滤波误差全程优于0.005 m/s(1σ),满足交会任务需求。     

提升化学学科核心素养的高中化学教学——以“金属的防护”为例

针对人教版选修1《化学反应原理》第4章第3节“金属的腐蚀与防护”课时2“金属的防护”进行教学实践探索,融合STEM教育理念促进知识与社会生活结合。选用任务情境“家用电热水器碳钢内胆防腐”,通过实验探究构建起电化学防护的认知模型,再将模型应用于实际生产生活问题的解决,进行热水器内胆的防腐设计。在真实情境问题的解决中,将知识、方法、应用等3者融合,培养学生的问题意识和创新思维,逐步内化并表现出化学学科核心素养。     

用于红外激光防护的高开关率VO2薄膜

采用反应离子束溅射和后退火处理技术在石英玻璃基底上制备了具有纳米粒子的二氧化钒(VO₂)薄膜. 该薄膜具有半导体-金属相变特性,在3 μm处的开关率达到76.6%。 热致相变实验结果给出了准确的最佳退火温度为465 ℃. 仿真、热致相变和光致相变实验都显示VO₂薄膜在红外波段具有很高的光学开关特性. 光电池防护实验结果显示VO₂薄膜将硅光电池的抗干扰能力提升了2.6倍, 证明了VO₂在激光防护中的适用性. 采用连续可调节系统研究得到VO₂在室温条件下的相变阈值功率密度为4.35 W/cm², 损伤阈值功率密度为404 W/cm²。 低相变阈值和高损伤阈值都进一步证明VO₂薄膜适用于激光防护系统。本实验制备的VO₂薄膜在光开关、光电存储器、智能窗等方面也具有广泛的应用价值.     

基于单神经元PID控制器的压电陶瓷控制方法

卫星地面综合测试是卫星研制过程中的重要环节,对系统功能验证及性能评估具有重要作用。传统的卫星地面综合测试系统存在研制周期长、投入较大、自动化流程不够完整、可重用性较差等不足。而北斗导航卫星地面综合测试系统采用分布式、高实时性、可配置、多主机的集成体系结构,是集计算机通讯、实时控制、实时数据处理、事后分析等功能于一体的测试系统,适用于从卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试。通过卫星系统级的各项接口、功能、性能指标测试,表明该系统满足支持系统论证、状态确认、问题排查等测试需求,有力支撑了北斗导航卫星的成功发射和在轨运行。     

MNZ超材料的电磁特性

主要围绕磁导率接近0的MNZ超材料,通过理论分析和数值模拟方法对MNZ材料的电磁特性进行了研究。针对线源置于二维MNZ材料内部的情况,通过理论详细分析了在MNZ材料和空气交界处的阻抗匹配特性和传播常数的连续性,基于有限元数值方法模拟验证了电磁场在MNZ材料边界处的等幅同相特性,从而实现了均匀平面波的传播特性。同时,考虑到将线源置于空气中有助于辐射出电磁能量,通过数值模拟分析了电磁波由空气入射到MNZ材料的电磁特性,发现在特定极化条件下,只能当电磁波波前与MNZ材料边界平行时,才能较好地实现阻抗匹配,从而基于MNZ材料实现新颖的辐射特性。     

基于双M-Z干涉仪的光纤周界防护系统

基于光纤双Mach-Zehnder干涉仪(MZI)结构对周界防护系统进行了设计研究。通过对两路经过不同延时的相同信号进行互相关运算,实现了对振动入侵点的定位。提出了一种分段数据处理方法,有效地提高了定位稳定性及准确性。测试结果表明,该双Mach-Zehnder干涉仪周界防护系统可以实时对振动点进行定位,在传感光纤长度为2km、采样率为2MHz时定位精度优于200m,能够长时间连续稳定工作。     

天文/卫星组合点校捷联惯性导航系统算法研究

捷联式惯性导航系统通常采用卫星导航系统的位置、速度信息对惯导解算误差进行校正,但对于水下载体惯性导航系统而言,由于只能获得点位置信息,对惯导的校正精度以及校正参量有限。针对上述问题,提出了基于天文/卫星组合校正捷联式惯导技术,通过卫星精确定位信息和天文快速观测信息,全面修正惯导系统误差、提高导航精度。仿真结果表明,基于天文/卫星组合校正算法对惯导进行校正,相对于传统校正算法精度可提高约50%。     

材料学科研究进展

1核材料 金属铀及合金广泛应用于核工程，金属铀及合金的性能、与活性介质的作用、表面防护一直是备受关注的问题。主要开展了铀及合金的动态性能、加工工艺及表面性能表征研究，取得了明显进展。