航天侦察系统中的碳化硅指向摆镜的有限元分析

在航天侦察系统中,由于光学系统的视场角较小,难以满足系统宽覆盖范围的要求,所以往往采用指向摆镜,并绕两轴连续地或间歇地摆动来对地面不同位置的目标进行观测。但是由于空间工作环境会使光学指向摆镜的形状及内部应力发生变化,进而会对其光学特性产生明显的影响,因此对它进行工程分析就显得尤为重要。运用有限元法,对轻量化后的碳化硅指向摆镜在不同加速度条件下的面形和内部应力的变化作了研究和分析,同时对轻量化后的碳化硅指向摆镜在不同的温度场中的面形和内部应力的变化也作了研究和分析,为侦察系统的光学设计和结构设计提供了一些可供参考的数据。     

大尺寸矩形准直镜轻量化结构多学科优化设计

在极大望远镜宽视场光谱仪准直镜结构轻量化研究中，实施多学科多目标优化的可行性设计。通过多目标遗传算法结合多学科协同对准直镜轻量化结构进行优化设计，即以镜面形状要素为优化参数、镜面面型和质量为目标，并借助遗传算法为优化算法获取Pareto最优解。对比研究了不同轻量化孔轻量化后综合性能和轻量化后准直镜的热稳定性，三角型轻量化后准直镜轻量化率为70%，PV值为82.696 nm; 矩形轻量化孔准直镜轻量化率为75.3%，PV值约为107.03 nm; 准直镜环境温度变化为10 K时，准直镜形变约增加一倍。研究结果表明:三角形轻量化孔综合评价优于矩形孔; 准直镜结构轻量化多目标优化设计全面考虑了准直镜结构轻量化、轻量化孔形状要素和光学面型形变等多学科之间耦合问题，设计者可按需选择全局范围内最满意的最优解，这将大幅度降低开发成本和周期。     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.     

一种新型的轻质反射镜材料

对使用轻质材料制作的轻量化空间光学反射镜的应用背景进行了阐述,并论述了轻量化技术的关键环节-镜体材料的选择;提出高轻量化率镜体的材料选择准则:将碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与铍(Be)、碳化硅(SiC)材料进行了综合比较和讨论,并针对CFRP材料的镜体结构进行了有限元仿真计算,最终选择了CFRP作为轻质空间光学反射镜的镜体材料.     

空间光学遥感器次镜参数化设计

根据某空间遥感器次镜设计指标要求,采用ANASYS多参数优化设计功能对次镜轻量化进行优化设计。利用UG软件建立反射镜体结构的参数化模型,在ANSYS中将有关结构参数变量指定为优化设计变量,以反射镜体在地面重力作用下的镜面变形误差以及反射镜支撑孔位移为零作为约束条件,结合有限元法对镜体轻量化结构的尺寸参数进行优化分析,得到了轻量化率达到80.635%,镜面面形精度RMS为6.953 nm,PV值为31.317 nm,满足设计要求的反射镜。     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.     

长条形反射镜体轻量化结构的参数优化设计

提出了一种对长条形反射镜轻量化结构进行优化设计的方法。利用ANSYS软件建立反射镜体结构的参数化模型,将有关结构参数变量指定为优化设计变量,以反射镜体在地面重力作用下的镜面变形误差以及在承受发射过载时所产生的最大VonMises应力作为约束条件,结合有限元法对镜体轻量化结构的尺寸参数进行优化分析,得到了轻量化程度高,镜面变形误差完全满足设计要求的反射镜体。     

超轻量化SiC反射镜有限元分析及应用

对超轻量化SiC反射镜进行了有限元分析。设计了超轻量化SiC反射镜的镜体结构。采用MSC.Nastran分析软件对其进行了有限元工程分析。分析结果表明,可满足SiC反射镜面形精度的要求和轻量化的要求。介绍了一种SiC反射镜无镜框支撑结构。     

快反系统中平面反射镜的轻量化设计

根据快速控制反射镜系统(快反系统)对平面反射镜的设计要求,对快反镜的轻量化结构进行了优化设计。选择比刚度大、热变形系数小的碳化硅为镜坯材料,采用背部开槽式结构减重,背部3点式支撑,对不同筋宽和镜面厚度等多种轻量化方案进行了有限元分析。结果表明:筋宽越大,镜体刚度越好,但筋宽增大到一定程度时,反射镜刚度的改善程度减缓;镜面越厚,镜体内应力、自重变形越大。结合反射镜设计要求和有限元分析结果,加工制备了筋宽为4 mm,镜面厚度为4 mm的碳化硅反射镜,镜体轻量化率达55%。实测反射镜的面形精度,其RMS值不超过λ/30,与分析结果相符,满足系统的使用要求。     

光学遥感器轻质反射镜的结构—热优化设计

针对在轻质反射镜结构设计中通常只根据力学性能对镜体结构参数进行优化的现状,提出了对轻质反射镜进行结构 热优化设计的理论与方法。通过建立反射镜体的参数化有限元模型,在保证一定的轻量化率和较小的自重变形的前提下,以减小反射镜体的热变形为优化目标,对镜体结构参数进行二次优化设计,结果表明经过结构 热优化设计的镜体相比于原设计方案,在相同的波面误差指标下能够承受更大的温度载荷,热稳定性得到显著提高。     

多层多孔吸声材料结构参数优化设计

高开孔率的发泡材料(如三聚氰胺、聚氨酯发泡材料)具有优良的吸声、隔热防火、防腐及环保性能,可以作为吸声、阻尼等材料应用于建筑、航空、交通工具等领域.该文基于Biot理论和多层介质声波传播理论(传递矩阵法),建立多层多孔吸声结构背衬刚性壁的理论模型,利用遗传算法优化多层结构厚度和质量.将理论模型计算结果与阻抗管测试结果进...     

Positron lifetime and microstructural characterisation of a-Si:H deposited by low temperature HW-CVD on paper substrates

In thin film electronic applications, the limiting factor, in terms of cost and usability, is generally the substrate material. As a consequence, different materials are being investigated as potential lightweight, inexpensive and flexible substrates. In this respect, we have been the first research collaboration to produce silicon-based electronics on paper substrates. Here we present structural characterisation of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) layers deposited on 80 g m⁻² wood-free paper, with and without an intermediate metallic interlayer, using low temperature hot wire chemical vapour deposition (HW-CVD). Both pulsed positron beam profiling and X-ray diffraction studies indicate that the growth rate on the uncoated substrate is slightly higher than with prior metallization. There is no evidence of a crystalline phase or voids in the a-Si:H layers. The internal defect structure is similar, with a dominant dangling bond complex of similar size, which has a slightly longer lifetime than in layers grown at higher temperatures on conventional substrates.     

基于X射线衍射的GaN薄膜厚度的精确测量

结合Williamson-Hall plot方法和线型分析方法的优点,提出了一种有效分离有限晶粒尺寸和非均匀应力等X射线衍射展宽效应的方法,可以用于GaN外延层厚度等参数的快速精确测量.用该方法对一系列在蓝宝石衬底上生长的厚度在0.7—4.2μm的GaN外延膜进行了测量,并与椭圆偏振光谱法测量结果进行了比较,结果表明其差别<4%,反应了这种方法的准确性. 关键词： GaN薄膜 厚度测量 X射线衍射     

Computer Vision Based Automatic Recognition of Pointer Instruments: Data Set Optimization and Reading

With the promotion of intelligent substations, more and more robots have been used in industrial sites. However, most of the meter reading methods are interfered with by the complex background environment, which makes it difficult to extract the meter area and pointer centerline, which is difficult to meet the actual needs of the substation. To solve the current problems of pointer meter reading for industrial use, this paper studies the automatic reading method of pointer instruments by putting forward the Faster Region-based Convolutional Network (Faster-RCNN) based object detection integrating with traditional computer vision. Firstly, the Faster-RCNN is used to detect the target instrument panel region. At the same time, the Poisson fusion method is proposed to expand the data set. The K-fold verification algorithm is used to optimize the quality of the data set, which solves the lack of quantity and low quality of the data set, and the accuracy of target detection is improved. Then, through some image processing methods, the image is preprocessed. Finally, the position of the centerline of the pointer is detected by the Hough transform, and the reading can be obtained. The evaluation of the algorithm performance shows that the method proposed in this paper is suitable for automatic reading of pointer meters in the substation environment, and provides a feasible idea for the target detection and reading of pointer meters.     

HMD-Net: A Vehicle Hazmat Marker Detection Benchmark

Vehicles carrying hazardous material (hazmat) are severe threats to the safety of highway transportation, and a model that can automatically recognize hazmat markers installed or attached on vehicles is essential for intelligent management systems. However, there is still no public dataset for benchmarking the task of hazmat marker detection. To this end, this paper releases a large-scale vehicle hazmat marker dataset named VisInt-VHM, which includes 10,000 images with a total of 20,023 hazmat markers captured under different environmental conditions from a real-world highway. Meanwhile, we provide an compact hazmat marker detection network named HMD-Net, which utilizes a revised lightweight backbone and is further compressed by channel pruning. As a consequence, the trained-model can be efficiently deployed on a resource-restricted edge device. Experimental results demonstrate that compared with some established methods such as YOLOv3, YOLOv4, their lightweight versions and popular lightweight models, HMD-Net can achieve a better trade-off between the detection accuracy and the inference speed.     

非金属基体表面涂层质量检测方法研究

为研发新型的涂层检测方法,本文在分析和研究现阶段涂层质量检测技术的基础上,通过对输电线路绝缘子RTV涂层施涂质量的抽检实验,提出一种新型且适用于非金属基体表面涂层质量的检测方法——敲击测声法,用于基体为陶瓷、玻璃等高硬度材料,涂层为橡胶等低硬度材料的质量检测,可以保证在不损伤被测涂层的情况下检测涂层厚度、均匀度等质量指标。当基体与涂层有较明显硬度差别时,通过相同力度敲击被测涂层表面,检测返回的声强峰值(即分贝数值),判断非金属基体表面涂层质量的差异,并在检测软件Wensn Sound Link界面实时显示检测数据的变化,直观地反映检测结果。此方法对航天、电力、机械制造等多个领域的涂层检测具有良好的推广应用价值。     

定形相变墙板改善轻质墙体夏季隔热性能研究

本文提出了将定形相变蓄能墙板安装在轻质保温墙体内侧,取代传统重质材料,改善围护结构夏季隔热性能的方法.以北京地区为例,比较了定形相变蓄能墙板与重质混凝土在改善轻质围护结构隔热性能方面的差异,并从相变温度和相变墙板厚度两个方面对定形相变蓄能墙板的使用效果进行了优化.研究表明定形相变蓄能墙板能有效改善轻质保温墙体的隔热性能,而对建筑自身承重增加很小.     

激光量热法测量K9基片的表面吸收和体吸收

表面抛光可能给K9基片带来额外的杂质和吸收,分离K9基片的表面吸收率与体吸收率有助于改进基片的加工质量和抛光工艺,对抗损伤能力研究具有重要意义。分析了激光量热法测量弱吸收的原理,采用符合ISO 11551要求的激光量热计测量K9基片的弱吸收。对相同工艺抛光的不同厚度K9基片进行了弱吸收表征,实验发现K9基片的弱吸收随着厚度增加近似线性增大。推导了表面吸收率和体吸收率的计算式,实验得出本样品的表面吸收率为1.2110-5,体吸收率远大于表面吸收率,体吸收系数为1.7210-3/cm。实验结果显示所用K9样品的吸收主要来自于材料本身,改善抛光工艺对降低其吸收率作用不大。