基于自适应UKF算法的MEMS陀螺空中在线标定技术

为保证微型卫星定位应用中系统精度与稳定性,需要对姿态传感器进行实时在线标定.在无外界姿态参考时,提出一种用三轴磁强计测量值来实时估计MEMs陀螺的零漂误差的方法,采用UKF滤波算法,将陀螺漂移作为滤波状态向量,通过建立三轴磁强计测量微分方程,作为系统量测方程实现陀螺漂移的最优估计.针对磁强计测量信息易受干扰导致滤波量测模型不准确的问题,将自适应因子引入到UKF中,通过在线监控和调整测量误差,减少陀螺标定的估计误差,增强系统性能.实验结果表明,经过标定,MEMS陀螺精度提高约30%,并且在磁强计有外界干扰时,陀螺的标定结果收敛.将标定后的MEMS陀螺进行姿态解算,其动态误差小于2°.     

表面等离子体平面金属透镜及其应用

由于衍射极限的存在,传统光学透镜成像分辨率理论上只能达到入射光波长的一半。通过恢复和增强携带物体细部特征信息的高频倏逝波,基于表面等离子体的平面金属透镜有望突破这种光学衍射极限,实现超分辨成像。本文对平面薄膜式与纳米结构式两类平面金属透镜进行了综述,详细介绍了若干典型平面金属透镜的结构设计、工作机理及其聚焦性能,并对其特点与存在的问题进行了分析与讨论。由于光波在金属中传播时存在一定损耗,如何更高效地增强高频倏逝波信号并转换成传播波,使其参与成像,以更好地实现远场超分辨成像,以及如何进一步增大近场超高分辨率聚焦光斑焦深以及减小远场聚焦光斑尺寸,是表面等离子体平面金属透镜进一步研究的重点。     

基于微扫描镜的激光投影

利用微机械加工技术制造出一种新型微扫描镜,结合半导体激光器,可用于投影显示.激光器发出的光束被两个分别沿着X轴、Y轴扭转的镜面相继反射,扫描出二维图形.实验测得扫描镜在15 V电压,频率为扫描镜谐振频率2倍的方波信号驱动下,镜子的光学扫描角度达±12°.由于每个镜子都沿各自轴以简谐规律扭转,扫描所得投影为李萨如图形.通过分析图形的形成原理并用Matlab仿真,选出了适用用于任意图案显示的扫描镜谐振频率组合(X轴2 400 Hz, Y轴2 425 Hz).该组合可以形成194×192个像素点,刷新频率为25 Hz.在此基础上提出了一种通过调制激光开关来进行投影显示的方法.     

一种在线测量微机械薄膜残余应力的新结构

提出了一种利用临界屈曲法在线测量微机械薄膜残余应力的新结构，并采用表面微加工技术制作了两种测试样品.搭建了在线观测实验装置来实时监控释放过程中结构出现的临界屈曲变形模态，由此判断出结构内部的应力状态，同时在测得临界刻蚀深度的情况下，采用有限元方法计算出残余应力大小.借助有限元方法，先研究了多个参数对临界屈曲应力的影响，然后利用这种新结构对薄膜残余应力进行了实际测量，所得结果与微旋转结构的应力测量结果基本吻合.分析及实验表明，新结构在测量薄膜残余应力方面有许多优点，具有较高的实用价值，不仅能满足大量程的应力检测要求，而且只用一个结构就可以同时测量压应力和拉应力，从而极大提高了器件版图空间的利用率.     

Research on performance of hybrid organic dyes-sensitized solar cell

The hybrid sensitizer rhodamine B and coumarin or eosin and coumarin is used to sensitize nanocrystalline porous films. Absorption of the nanocrystalline photovoltaic cell (NPC) is improved in visible light. The performance of these cells is more effective than that of cells sensitized only by sensitizer rhodamine B or eosin. In the simulative solar light, cell sensitized by hybrid sensitizer rhodamine B and coumarin can get open circuit voltage (VOC) of 550 mV and short circuit current (ISC) of 0.1375 mA/cm2.     

基于微扫描镜的激光投影

利用微机械加工技术制造出一种新型微扫描镜,结合半导体激光器,可用于投影显示.激光器发出的光束被两个分别沿着X轴、Y轴扭转的镜面相继反射,扫描出二维图形.实验测得扫描镜在15 V电压,频率为扫描镜谐振频率2倍的方波信号驱动下,镜子的光学扫描角度达±12°.由于每个镜子都沿各自轴以简谐规律扭转,扫描所得投影为李萨如图形.通...     

基于自适应遗传算法的三轴磁强计校准

针对MEMS磁强计的精度无法满足姿态测量系统的航向角测量要求,对磁强计的误差来源进行了模型化分析,设计了一种基于自适应遗传算法的空间椭球磁强计校准方法.首先,采取自适应遗传算法,对磁强计测量的原始数据进行空间椭球的拟合,用估计的参数进行刻度系数、软磁干扰、硬磁干扰与零位偏置的综合误差补偿.其次,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差的补偿.最后,将该方法应用到某姿态测量系统中,分别用未补偿和补偿后的数据进行姿态测量实验,实验结果表明该方法准确计算出磁强计的误差参数,使补偿后的航向角精度提高了6.8倍.     

一种新型谐振式微机电系统扫描镜及其利萨如图形显示

研制了一种基于微光机电系统(MOEMS)技术的新型谐振式扫描镜,该扫描镜采用绝缘体上硅(SOI)加工工艺,静电梳齿驱动,利用工艺中残余应力的释放产生垂直梳齿偏差,作为启动电极。针对该器件的机电性能,设计并搭建了一套光学系统测试其性能。结果表明,该器件具有加工工艺简单、低成本、低电压和大的扫描角度等优点。此外,将所制造的两个扫描镜进行合理组合,搭建了利萨如图形的显示装置,显示图案与Matlab软件仿真结果基本一致。     

纯有机染料共敏化纳米晶太阳能电池的性能研究

采用曙红与香豆素混合的方法,配制成敏化剂修饰纳米晶薄膜.实验结果证明,这种共敏化的方法可以在可见光范围内有效提高电池的吸光度,使得电池的性能比单独使用曙红敏化有了大幅度提高.在模拟太阳光下,曙红与香豆素共敏化的电池的开路电压达到了532 mV,短路电流达到了0.1125 mA/cm2.     

钛合金切屑形成过程的高速摄影研究

钛合金是航天、航空工业中的重要结构材料,但由于钛合金的切削加工性差、刀具摩损严重,加工易发生振动等原因,限制了加工质量和生产率的提高。而对于钛合金切屑形成过程的动态研究,为解决钛合金的难加工性将提供充分的依据。