曲率变化对激光陀螺损耗及性能的影响研究

为了研究曲率半径变化对激光陀螺性能参数的影响,基于谐振腔理论,建立了衍射损耗理论计算模型,通过仿真计算了曲率变化引起激光陀螺束腰的变化,从而导致衍射损耗的变化。从光阑处衍射损耗对陀螺背向散射的影响出发,分析了束腰对激光陀螺性能的影响。通过分析计算得出:当反射镜曲率变化小于0.3 m时,引起衍射损耗变化3%,导致零偏最大变化约0.013;当反射镜曲率变化0.6 m时,引起衍射损耗变化约15%,导致零偏最大变化约0.021;而曲率半径变化大于1.5 m时,衍射损耗变化达30%以上,这将引起谐振腔失谐即无法产生激光振荡。通过改变不同曲率,测量陀螺腔损耗和性能,所得的试验结果和理论计算一致,曲率半径变化对衍射损耗和陀螺性能影响较为显著。     

曲率半径的复数求法

利用平面自然坐标系中的速度、加速度的复数表示来推导运动曲线的曲率半径的表达式,并验证了该公式与传统的微分几何方法给出的结果一致.研究表明不需要借助任何几何图形的复数法可以很好地给出曲率半径的表达式.     

简析极坐标系下曲线曲率半径的数学与力学推理方法

分别应用二维曲线曲率半径的直角坐标计算公式和力学矢量计算公式,推导出在极坐标系中曲线曲率半径的一般计算公式;继而应用该公式求出在惯常的极坐标系中圆锥曲线曲率半径的统一表达式,并由此推出在惯常的直角坐标系中诸圆锥曲线各自的曲率半径表达式.文章又利用行星轨道运动的相关动力学结论,直接推导出在惯常的极坐标系中圆锥曲线曲率半径的统一表达式;指出数学与力学推理方法的等价性,以及后者常常更加简便的原因.     

椭圆曲率半径的四个公式及两种力学推理方法

本文应用曲率半径的数学公式及部分椭圆知识推导出椭圆曲率半径的4个表达式;将斜面上的匀速率圆周运动在水平面内的投影,得到一变速率的椭圆运动;利用投影后的速度、加速度矢量及法向加速度分量公式,推算出椭圆上任一位置的曲率半径;利用行星椭圆轨道运动时的能量和角动量守恒,推算出行星的速率和法向加速度分量,进而从动力学的角度推算出椭圆上任一点的曲率半径。文章回顾了力学中曲率半径的由来,论证了它的几何定义式与代数表达式的等价性,显示出曲率半径这个数学量已经有机地融进牛顿力学体系,无论从运动学还是动力学的角度去推算轨迹的曲率半径均是可行的。文末给出用力学知识推算轨迹曲率半径的一般思路和建议。文中所提及的方法、建议及部分结论或可为相关内容的教学与研究提供一些参考。     

光学非球面二次曲面常数及顶点曲率的研究

受光学非球面制造过程中诸工艺参数的影响,能否保证非球面顶点曲率及二次曲面常数的精度是一个重要问题。基于二次曲面方程,推导出确定光学非球面二次曲面常数k以及顶点曲率半径r的一组算法,并在对一块口径为760mm×200mm标准非球面反射镜的实际测算中进行拟合,经过优化,拟合精度达到Δk=0.015,Δr=0.341mm,从而有效的控制了光学非球面制造过程中的顶点曲率及二次曲面常数的偏差。     

成像角膜曲率计的光学设计

为了提高角膜曲率计的测量精度,借助于现代光电子技术,设计了一款高精度的成像角膜曲率计.系统包括环形物、一次成像系统、角膜、二次成像系统和CCD探测器.首先在ZEMAX软件中,设计了成像角膜曲率计的一次成像系统和二次成像系统,分别对两个成像系统进行优化设计;然后通过半透半反镜组将一次成像系统和二次成像系统拼接,组成成像角膜曲率计的光学系统,并对其进行整体的优化设计.最后,利用TracePro对所得的环形像进行模拟和分析.结果表明:所设计的成像角膜曲率计的测量范围约为30~60D(对应角膜曲率半径5.5~11 mm),测量精度在角膜曲率半径7.8 mm时达到0.072D.     

矩形分布高斯-谢尔模型列阵光束的等效曲率半径

 推导出矩形分布高斯-谢尔模型（GSM）列阵光束通过湍流大气传输的等效曲率半径的解析表达式。研究表明,等效曲率半径由湍流强度、GSM列阵光束参数及光束的叠加方式等因素共同确定。湍流使得等效曲率半径减小,但湍流对交叉谱密度函数叠加时等效曲率半径的影响要比光强叠加时大。在自由空间中,交叉谱密度函数叠加时GSM列阵光束的等效曲率半径要比光强叠加时的大。但是,随着湍流的增强,交叉谱密度函数叠加时GSM列阵光束的等效曲率半径可以大于、等于或小于光强叠加时的等效曲率半径。此外,若光束相干参数和子光束数目越大,则等效曲率半径受湍流的影响越大。GSM列阵光束的等效曲率半径受湍流的影响比高斯列阵光束要小。     

构建运动模型 巧求曲率半径

试通过实例分析,多角度构建运动模型,探讨椭圆及抛物线两类常见曲线的曲率半径多种求解方法.     

曲线运动中曲率半径的求解

2008年江苏高考物理题中出现了摆线的曲线半径;在运用动力学方法推导开普勒第二定律中远地点、近地点速度关系时也要用到曲率半径,而曲率半径在数学上有严格的意义和表达式．在中学阶段,可用物理方法求运动轨迹的曲率半径,下面给出几种典型曲线运动的曲率半径．     

空心微瓶谐振腔的曲率模型及其传输特性研究

提出了有关空心微瓶谐振腔的曲率变化模型并且研究了曲率对其传输特性的影响。仿真分析了微瓶谐振腔内回音壁模式的分布情况,随着曲率的增加,微瓶谐振腔对回音壁模式的束缚能力越强,使得内部光场能量也相应增加。通过控制熔接机的放电次数制得不同曲率的空心微瓶谐振腔,并且根据理想气体状态方程,推导了制备工艺中曲率模型,研究了空心微瓶谐振腔的曲率随放电次数的变化趋势。实验结果表明,曲率越大的空心微瓶谐振腔品质因子越高,可达到7.26×105,该结论在提升谐振腔的品质因子方面具有重要价值。     

透镜焦距及球面曲率的测量

概述目前透镜焦距及球面曲率半径的测量方法，介绍透镜焦距及球面曲率半径的准直光束补偿测量法的原理，指出该方法的关键是对补偿光束准直性的检测，提出一种用准直光束补偿和横向错位进行干涉测量透镜焦距及球面曲率的新方法。     

基于自动对焦技术的透镜曲率半径检测

为实现光学透镜曲率半径的快速准确测量,设计了一种基于自动对焦技术的非接触式透镜曲率半径测量方案。测量系统分别在被测透镜表面的顶点位置和曲率中心位置自动对焦,系统所记录的两个位置之间的距离即为曲率半径。针对透镜曲率半径检测应用,对自动对焦技术进行了改进:将连通区域提取技术应用于定位目标图像,提高了清晰度评价函数的灵敏度;利用均值比较法和三点法改进了传统爬山搜索策略。实验结果表明:基于自动对焦技术的透镜曲率半径检测是有效的,测量误差低于0.196%,测量重复性好于0.109%。该方法已经成功应用于透镜曲率半径测量仪。     

水斗非定常自由水膜流三维贴体数值模拟

本研究采用水斗三维非正交贴体坐标系进行了非定常自由水膜流动的数值解析。对不规则水斗内表面采用三维非正交贴体坐标系下离散点进行拟合,推导了曲面离散点的法向矢量和曲面微元面高斯曲率、平均曲率等几何特征量的计算公式,进而导出流体粒子在运动方向上曲率计算式。在水斗三维贴体坐标系中,还推导了流体粒子在水斗曲面上的运动控制方程。最后对某水轮机水斗内表面非定常自由水膜流进行了数值模拟,得到其非定常水膜流态分布。     

光学加工工艺与设备

TQ171.65 2004064466 光学非球面二次曲面常数及顶点曲率的研究=Study of conic constant and paraxial radius of optical aspheric[刊,中]/程灏波(清华大学精仪系.北京(100084)),王英伟…∥光学技术.—2004,30(3).—311-313,317 基于二次曲面方程。推导出确定光学非球面二次曲面常数k以及顶点曲率半径r的一组算法,并在对一块口径为760mm×200mm标准非球面反射镜的实际测算中进行拟合。经过优化,拟合精度达到△k=0.015,△r=0.341mm,从而有效地控制了光学非球面制造过程中的顶点曲率及二次曲面常数的偏差。图3表3参3(严寒)     

磁流变抛光入口区域剪切力场形成机制数值分析

平面光学元件的浸入深度、凸球面光学元件的浸入深度、凸球面光学元件的曲率半径不同会使磁流变抛光入口区域剪切力场发生变化.为了研究磁流变抛光入口区域剪切力场的形成机制,建立磁流变抛光过程中必要的流体模型,对入口区域的几何特征进行分析;通过数值计算平面光学元件不同浸入深度、凸球面光学元件不同浸入深度、凸球面光学元件不同曲率半...     

变曲率弯路车辆换道虚拟轨迹模型

研究自动化公路系统车辆换道虚拟轨迹规划方法,建立基于奇次多项式的变曲率弯路换道轨迹模型.假设车辆起始车道和目标车道具有相同的瞬时中心,把车辆在弯曲路段换道时的运动分解为向道路瞬心的直线运动和绕道路瞬心的圆周转动.假设向心运动位移和转动角位移满足奇次多项式约束,由换道时间、位置要求以及车辆在换道开始时刻和结束时刻的期望状态确定两种运动满足的边界条件,利用边界条件确定多项式系数.根据向心运动位移和转动角位移多项式模型,建立换道虚拟轨迹数学模型.与现有弯路换道轨迹规划方法相比,取消道路曲率为常数的假定,得到的换道轨迹模型更具一般性.仿真结果验证了文中提出的变曲率弯路换到轨迹规划方法的可行性.     

一种精确测量光学球面曲率半径的方法

在简要总结各种检测光学球面曲率半径方法优缺点的基础上,提出了利用激光跟踪仪和激光干涉仪测量光学球面曲率半径的新方法。首先,通过激光跟踪仪精确定位测量干涉仪出射球面波前的焦点和待测球面镜的曲率中心点坐标,再调整待测球面镜与干涉仪的相对位置,使待测球面镜达到零条纹干涉状态,用激光跟踪仪测定此时待测球面镜上多点的位置坐标,通过计算分析即可得到待测球面镜的曲率半径。研究和分析了这种测量光学球面曲率半径方法的基本原理,并提出了针对凸球面镜曲率半径的多区域测定平均综合优化的方法。结合实例对一口径为400mm的球面透镜进行了曲率半径的测量,测量得到其两面曲率半径分别为1022.283mm(凸面)和4069.568mm(凹面),并将该透镜进行了轮廓法测量对比,其相对误差都小于0.05%。     

浮空器柔性复合蒙皮形变光纤光栅传感实验研究

针对浮空器囊体形状的实时传感问题,研究了柔性复合蒙皮形变光纤传感方法。分析了柔性复合蒙皮形状传感原理与算法;制备了Vectran纤维(聚芳酯纤维)蒙皮试样,实验研究了柔性蒙皮的曲率变化与光纤光栅曲率传感器中心波长漂移量的关系,分析了坐标系变换的曲线重构算法在浮空器蒙皮材料应用下的精度。得出FBG曲率传感器中心波长的漂移量随蒙皮材料的曲率半径增大而增大,形变曲率半径在1～12m~(-1)范围内时,蒙皮形变传感重构误差小于4mm。研究结果表明:用光纤光栅传感方法可实现浮空器柔性蒙皮形变的传感和重构,在浮空器囊体形变监测中具有应用前景。     

QJM-220大球面高速精磨机加工原理

<正> 一、准球心加工原理: 所谓准球心加工原理,即压力头摆动中心与透镜的曲率中心重合的一种加工方法。如图1所示。压力头摆动半径也就是零件曲率半径R。故摆动时,理论上压力永远通过曲率中心,压力的分布不因磨盘与镜盘相对位置的不同而不同。此种加工原理在机床结构设计时,要满足摆动中心与曲率中心重合的要求。这样被加     

双向剪切干涉法测量高斯光束远场发散角

对双向剪切干涉理论和高斯光束传输特性进行了研究.提出了一种测量高斯光束远场发散角的方法：利用双向剪切干涉仪分别在激光传输路径上两个特定位置测出波前曲率半径,然后由曲率半径得出发散角.通过理论推导建立了相应的检测模型,并对模型进行了实验验证.实验测量和误差分析表明该方法的测量准确度能达到10″;发散角测量准确度的主要影响因素为干涉条纹宽度测量误差.