电容式液氢密度传感器校准技术研究

介绍了电容式液氢密度传感器(capacitive density sensor for liquid hydrogen,简称"CDSLH")的特点及测量原理,建立了一套电容式液氢密度传感器校准试验系统,通过试验系统分别将实验容器内液氢调节出低密度状态(约50kg/m~3)、常温常压状态(约71kg/m~3)和高密度状态(约80kg/m~3),测量各工况点液氢的温度和压力,查NASA的氢热物理性能手册(NASA SP-3089)来得到对应的密度,以此作为密度的标准值,同时通过电容式密度传感器测量传感器在各工况点液氢中的电容,再利用电容与液氢的密度之间的函数关系计算得到对应的密度,视为密度的测量值,将其与标准值进行比较,完成密度校准。结果满足电容式液氢密度传感器的校准使用要求。     

电容式液氢密度计冷冲击性能试验研究

建立了一套电容式液氢密度计冷冲击试验系统,对新研制的密度计传感器和变送器进行液氢工况下的联合调试,研究其在液氢冲击下的数据采集传输转换性能。从理论分析、系统设计、试验验证、数据分析四方面详细阐述了该试验过程。试验结果表明:密度计在液氢下的信号采集传输特性与理论分析特性基本吻合,输出信号正常,实现了该试验预期效果。     

多段电容式锅炉液位测量系统设计

由于传统的锅炉汽包水位测量多采用差压式水位计、云母水位计等方法,测量过程中存在汽水分界面不明显,需要温度、压力补偿及投入麻烦等缺陷,为解决上述问题,提出了一种基于电容数字转换技术专用芯片Pcap01的智能多段式液位测量系统,并且应用HART通讯单元访问传感器的测量过程参数、设备组态、校准等信息。对多段电容式液位测量系统的总体方案、传感器设计、电容测量电路、HART通讯电路的设计进行了详细论述,同时设计了HART通讯软件和液位测量采集软件。对所设计的多段电容式锅炉液位测量系统经过试验表明,该液位计精度高、操作简单方便,解决了传统液位测量的缺陷,可以满足实际现场要求。     

液氢科氏质量流量计模态分析

针对液氢科氏质量流量计的开发需求,以双U型科氏质量流量计为分析对象,以液氢为流动工质,在ANSYS Workbench平台上对科氏质量流量计的三种模态(干模态、湿模态和预应力模态)进行仿真计算,探究液氢工质的特殊物性对科氏质量流量计测量管模态的影响。结果显示,液氢温区下测量管的固有频率与常温温区下存在显著差异,这是因为,对于低温工质,温度对材料刚度的影响是显著的。液氢的密度和声速均较低,其在测量管内流动时流体预应力效应和附加质量效应对科氏质量流量计模态的影响均不明显。该项研究结果可为后续液氢科氏质量流量计的振动特性研究和结构优化设计提供依据。     

共振价键波函数在高压液氢量子蒙卡模拟中的适用性研究

在共振价键理论基础上, 选取高压液氢电子主要占据轨道的线性组合作为基组, 构建由Jastrow项和反对称孪生函数乘积项 (AGP) 组成的波函数. 考虑电子关联作用的共振价键 (RVB) 波函数得出的能量值低于LDA能量值; 当满足r_s<1.75或T >15000 K时引入backflow项以改善波函数结点面, 改善后的能量值下降约1 mHa/atom, 能量方差值变小. 将构建的RVB波函数与电子-离子耦合的蒙特卡罗法 (CEIMC) 相结合, 计算结果与实验及其他ab-initio结果相符合, 获得的液氘单次冲击Hugoniot曲线基本通过所有加载类型实验误差棒, 液氘在50.3 GPa处具有最大压缩率4.48, 在100–120 GPa内未发现压缩率有急剧增大的现象. 构建的RVB 波函数能够适用于较宽密度与温度范围内(1.0< r_s<2.2, 2800 K< T<60000 K)液氢的模拟, 与CEIMC法相结合可提高液氢冲击特性的模拟精度. 关键词： 共振价键理论 波函数 量子蒙卡法 液氢     

测量熔融金属密度的浮子式光纤Bragg光栅传感器

密度可以解释熔融金属的性质和行为,密度的变化特征反映了熔融金属内部原子距离和配位数等的基本变化。研制了一种测量熔融金属密度的浮子式光纤Bragg光栅传感器,浸没在熔融金属中的浮子受浮力作用,通过传递杆、等臂杠杆及连杆,拉动等强度悬臂梁产生扰度变化,根据检测粘贴在等强度悬臂梁表面的光纤Bragg光栅中心波长移位值,测出浮力值,进而检测熔融金属密度。该传感器的理论灵敏度为0.115pm/(kg/m3),4次实验得到熔融金属的平均密度为7.574×103 kg/m3,略小于理论密度7.621×103kg/m3,相对误差为0.62,均方根误差为117.371kg/m3。     

一种基于电容传感器的液体密度测量电路的设计

设计了一种基于电容传感器的液体密度测量电路,介绍了设计思想和各部分的工作原理,给出了总的测量电路图.利用本电路测量相对误差在0.5%以内,具有测量准确度高、测量速度快、数字显示直读、使用简单的特点.     

基于光谱密度的差分吸收光谱法气体测量系统的校准研究

差分吸收光谱法(DOAS)是基于朗伯比尔定律的光谱法测量气体的重要方法,按此原理建立的测量系统是测量痕量气体的主要方法。用于测量痕量气体的DOAS系统的关键是其检出限的校准,传统的方法是使用标准气体进行校准。但是由于标准气体自身的量值确定问题,在ppb甚至ppt级的不确定度大于10%,而一般的ppt级的DOAS测量系统本身的不确定度也会高于标准气体,导致传统方法失效。提出一种基于光谱密度的DOAS系统校准方法,利用朗伯比尔定律将DOAS系统的检出限和光谱密度建立关系。由于光谱密度作为光学量值可以测量到10-6甚至更高,所以通过该方法可以实现DOAS系统在ppb乃至ppt级的校准。本方法需要根据待校准的测量系统光学结构的基本参数计算其总的标准光学密度值,然后把标准光学密度片放入测量系统光程中,测得其光学密度值,根据前后两次光学密度计算测量系统的测量偏差,进而分析计算测量系统的标准不确定度和标定的扩展不确定度,所得到的标定的扩展不确定度即为测量系统的检出限。该方法完全基于光学测量,不需引入标准气体评估,基于光学密度的精密测量和测量系统光学结构的装调误差,实现测量系统在较小不确定度水平上的标定,提高检出限标定的精度。本方法在开放光程式的DOAS系统上进行了实验验证。     

基于光纤光栅传感器的过热水蒸气密度测量方法研究

密度是过热水蒸气的一个重要参数,其测量方法多种多样。针对其传统的测量方法精确度偏低、稳定性较差的问题,提出一种基于光纤光栅传感器测量过热水蒸气密度的方法。在分析光纤光栅传感器测量原理与过热水蒸气参数测量对传感器需求的基础上,对光纤光栅传感器、信号解调仪进行选型,并进行测量系统设计。通过比较多种过热水蒸气密度计算方法,选择IFC密度模型计算过热水蒸气密度。误差分析结果表明:当只考虑压力或温度影响时,光纤光栅传感系统测量误差可以分别仅为传统方法测量误差的1/6或1/3。该方法对于高精度过热水蒸气密度测量以及其他过热蒸汽密度测量具有一定的理论指导作用和推广意义。     

应用模拟退火算法估算月核大小及其密度组成

提出结合高阶月球重力场模型GL990D的2阶位系数和月球天平动参数,以及月球的平均密度和平均惯性矩因子,来解决月核大小及其密度组成的问题.基于不同分层结构模型,推导了不同分层结构情况下的平均密度和平均惯性矩因子,并以它们理论值和观测值的残差平方和作为目标函数,应用模拟退火算法对多参数进行估算.考虑三层模型的月球内部结构模型,估算的月核大小约为470 km,月核密度约为5486 kg/m³,反演的月核大小及其密度组成与其他研究相近,验证了本文算法的可靠性.考虑月核分成外核和内核的情况,反演的外核大小约为385 km,内核大小约为350 km,对应的外核密度约为4618 kg/m³,内核密度约为7879 kg/m³.表明月球至35.6亿年前发电机效应约束时,形成了以硫化亚铁为主的外核,月核内部则形成了纯铁为主包含部分镍铁合金的内核.     

HL-2Aװ��΢�������ǵ�����

在HL-2A装置上研制了用于测量等离子体密度分布的两套幅度调制微波反射仪。微波反射仪采用时间延迟法。这两套微波反射仪有不同的频率范围(26.5～40GHz和40～60GHz),它们所对应的密度测量范围是(0.84～1.98)×1019m-3和(1.98～4.47)×1019m-3。时间分辨率可达1ms,空间分辨率约为5mm。     

共振粒子的化学势和粒密度、能密度

研究了相对论重离子碰撞中产生的共振物质的统计性质，讨论了共振粒子的化学势和净粒子密度的关系. 计算了总粒子密度和能量密度，研究和分析了他们和净粒子密度的关系，并估算了总粒子密度相对于正常核密度(0.16fm－3)的倍数；在RHIC能量约为5-8倍，在SPS能量约为3-6倍. 还研究了各种粒子成分随温度的变化，揭示出几个温度区间段对应AGS、SPS和RHIC三个能区，各区间中主要粒子成分分别为重子、奇异子和介子.     

充水阻抗管中测量材料声学性能的校准方法研究

提出了一种在充水阻抗管中,应用传递函数测量材料声学性能的三参数校准方法。在双传感器传递函数法的基础上,考虑充水阻抗管中水听器间不一致性和管内结构对声场局部扰动等因素的校准,导出了三个综合的无量纲校准参数。通过改变充水阻抗管中测量面的三个已知反射系数,测量出对应的三个传递函数,可以求出这三个校准参数。在充水阻抗管中分别对水/空气界面和一种水声材料进行了测量试验,应用该方法对测量结果的进行了校准,并对校准前后的结果进行了分析比较。     

用类He离子谱线强度比测量激光产生等离子体电子温度和密度

一、引言在X光激光(XRL)和惯性约束聚变(ICF)研究中,等离子体电子温度和密度是表征等离子体状态的重要参数之一。虽然等离子体辐射各谱线强度与发射源的温度,密度和离子丰度直接相关,但要得到各谱线的绝对强度是很困难的,因为用于测量谱线强度探测器的绝对刻度相当困难。早在70年代初,苏联Aglitskii等首次用类He离子谱线强度比测量等离子体电子温度和密度。由于用该方法测量等离子体电子温度和密度可避免对探测器绝对     

LiTaO3晶体高压结构相变的理论研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势结合局域密度近似的从头算方法,计算了LiTaO3晶体在0~200 GPa压力范围内的冷压曲线(P-V/V0)和零温焓,以研究它的高压结构相变.参照同构体LiNbO3的高压相结构,对LiTaO3的菱形相(R3c对称群,室温大气压结构)和正交相(Pbnm对称群)进行计算.结果表明,菱形相压缩线与低压冲击实验数据和静压结果符合较好,而正交相压缩线与扣除热压贡献的高压冲击实验数据相符;正交相更难压缩且各轴向的压缩率不同,对应的常态密度比菱形相高约24%.理论预测的相变起始压力约为23 GPa.由此可见LiTaO3的冲击高压相具有正交对称性,与LiNbO3的室温高压相类似.     

基于透射偏折术的三维流场流动显示方法

提出了一种基于相位测量偏折术波前检测的三维流场流动显示方法。光线经过流场后的方向偏转反映流场内部折射率变化,根据逆哈特曼波前检测模型,通过同时记录多个视角的光线偏折量,利用迭代反演重建技术对流场进行三维重构。详细介绍了测量原理以及算法,通过数值模拟验证了高速流场瞬态流动结构的三维重建,密度场重建误差的均方根误差(rms)约为0.19 kg/m^-3,验证了本方法的正确性。结果表明,该方法具有非接触式定量测量、精度高、装置简单、成本低等优点,为实现大视场定量的复杂三维流场密度测量提供理论基础。     

基于GPRS的内河船舶油耗监测装置研制

为实现内河船舶的节能减排,提高能耗统计监测水平,改进数据采集和生产模式,研制了一种基于电容测量和GPRS相结合的油耗测量装置。对用于船舶的电容式传感器进行了结构设计,并搭建了传感器、GPRS通信模块以及微处理器LM3S1968为核心的检测处理系统,利用软件抗干扰和温度补偿技术对油量信号进行处理,实现对内河船舶耗油量的远程实时监测。实船测试结果表明,装置测量油耗量能较好地反映实际用油量,实现了监测模式的智能化,为内河船舶能耗统计工作带来便捷性、可靠性。     

离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响

为了研究30 cm离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响,建立了束流引出模型,并采用PIC-MCC方法对CEX离子造成的栅极腐蚀速率进行了计算,最后将计算结果与1500 h寿命试验结果进行比对分析。结果显示：束流正常聚焦时,在3 kW和5 kW两种工作模式下,加速栅和减速栅的质量刻蚀速率分别为(1.11～1.72)×10⁻¹⁵ kg/s及(1.22～1.26)×10⁻¹⁷ kg/s。在5 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到4.03×10¹⁷ m⁻³时,束流出现欠聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为4.33×10⁻¹⁵ kg/s和4.02×10⁻¹⁵ kg/s;在3 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到0.22×10¹⁷ m⁻³时,束流出现过聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为3.24×10⁻¹⁵ kg/s和5.01×10⁻¹⁵ kg/s。寿命试验结果表明,加速栅孔质量刻蚀速率的计算值与试验值比对误差较小,而由于束流离子对减速栅孔的直接轰击,导致减速栅孔刻蚀速率的计算值和试验值差异极大。经研究认为,对屏栅小孔采用变孔径设计,是降低当束流处于欠聚焦或过聚焦状态下,CEX离子造成加速栅孔和减速栅孔刻蚀速率,并提升推力器工作寿命的有效措施。     

同基准16路电流型测温电路设计与应用

在许多实际的应用系统中,需要同时测量多点温度,为了解决多支路测温需要相同参考标准的问题,保证各路参数具有可比性;巧妙地设计同基准A/D转换电路,运用低导通电阻模拟开关构建矩阵开关进行分时切换各支路,有效地解决了多支路同基准测量问题;结合实际应用确定A/D转换器输入电路滤波电容大小与开关切换延时的关系;利用台阶电阻使A/D转换器的输入端的“零”电平得到抬升,偏离A/D转换器非线性段,解决了微小信号输入的测量精度;对于温度测量普遍使用的铂电阻传感器,利用模拟开关实现了铂电阻传感器静态下预热电流与测量状态下工作电流的电路转换,保证电路的信号稳定起到很好作用;在实际的应用系统中,检定数据和使用效果表明,同基准16路电流型测温电路具有高稳定度、高精度特点,适用于各种相参测量系统中使用。     

太赫兹辅助测量铷原子超快量子相干过程的理论研究

太赫兹辅助光电离瞬态测量方法可以分辨超快量子拍频,同时对复杂量子系统的超快密度矩阵演化进行成像.本文依据这种方法提出了一种具体的实验方案,利用紫外脉冲(脉宽为30 fs)和高强度太赫兹脉冲(峰值场强:约1 MV/cm)组成复合探测电场,探测铷原子5S1/2和5P3/2叠加态振荡周期约为2.6 fs的量子拍频过程,量子体系密度矩阵演化的布居项和相干项投影在光电子动量谱的不同位置,可以对密度矩阵演化实现完全信息测量.本文设计的实验方案不需要阿秒高次谐波或自由电子激光等复杂的先进光源,可以成为探索复杂量子体系超快相干动力学过程的新方案.