大尺寸密闭空间内甲烷-空气二元混合方法的改进与评定

气体混合过程在工业生产和科学研究领域是一个值得关注的课题。以大尺寸爆炸罐内的气体爆炸研究为背景,基于已有的10 m~3爆炸罐的基本结构,设计并建立了适用于爆炸罐结构的进气装置,并以此为基础,研究了甲烷和空气在大尺寸密闭空间内的混合过程。根据气体混合效果的评判标准,通过实验确定了适用于爆炸罐的进气装置的具体尺寸参数及相关进气条件,并与未改进前的气体混合过程进行对比。结果表明:采用直管螺旋开孔的进气装置后,当开孔孔径为1.5 mm、孔间距为100 mm时,气体混合效果最好;当进气速率保持在8 m~3/h、进气前罐体内外压差为0.04 MPa时,气体混合效果可以进一步优化。经改进之后,爆炸罐内的气体混合时间缩短为原来的1/12,且罐体内气体混合物的均匀度更高,满足气体爆炸实验的要求。此结果亦可为其他大尺寸密闭容器或空间的气体混合过程提供参考数据。     

神光-Ⅲ主机装置下装模块空间对接关键技术北大核心CSCD

初步分析了在建神光-Ⅲ主机装置下装模块空间对接过程,指出"对中"和"碰撞"问题是下装模块空间对接监测的关键技术。"对中"监测技术主要是将三维问题转换为二维问题,利用机器视觉扑捉特征点下装模块进行位置和姿态的判断。"碰撞"监测技术主要是利用下装模块装校过程发生碰撞必然产生"力"的作用的原理,监测碰撞点上各个方向作用力,间接反映碰撞发生程度,并将测量数据分析后反馈至对接平台执行,及时修正下装模块空间对接运动轨迹,实现了下装模块全过程的"轻碰撞"对接。     

大口径平面镜快速瑞奇-康芒测量法研究北大核心CSCD

瑞奇-康芒法是用小口径干涉仪检测大口径平面镜的主要方法之一。通过分析瑞奇-康芒法中球面参考镜半径、平面镜位置和瑞奇角误差对测量精度的影响,给出了3个参数的选择方法。针对瑞奇-康芒法测量时误差分离导致的测量效率低的问题,提出适用于加工过程的快速瑞奇-康芒测量法,仿真模拟该方法下被测平面镜位置、角度等定位误差对测量结果的影响,并设计实验对比验证。该方法与直测法测量间的最大偏差峰-谷值(PV)为0.0151μm,均方根(RMS)为0.0036μm,能够有效满足加工过程中面形快速测量需求。     

基于TracePro的空间目标光学散射特性建模与仿真EI北大核心CSCD

为给空间目标光学探测与识别提供数据支持,建立了基于TracePro的空间目标光学散射特性计算模型.以空间目标天基红外系统为例,综合考虑目标的结构特性、材料特性、背景特性及轨道特性,通过TracePro中建立几何模型、设定材质、设定光源、计算光线路径等环节,对目标光学散射特性进行仿真分析.结果表明,目标的光谱辐照度曲线与太阳一致.镜反射时,目标的等效光谱反射率曲线与砷化镓电池片一致,随着目标旋转,目标的等效光谱反射率曲线趋向于与包覆材料一致,而后保持不变.为空间目标光学散射特性研究思路提供了借鉴.     

非结构网格上大涡模拟数值方法研究EI北大核心CSCD

随着计算能力的飞速发展,在非结构网格上进行大涡模拟是研究叶轮机械真实几何结构下复杂流动问题的有效途径。本文针对非结构网格上数值格式人工黏性过大的缺点,利用湍流中动能级联特性,发展了适用于大涡模拟的低耗散数值格式,并结合亚格子模型,考察了其在基础湍流算例中的有效性。通过与传统迎风格式的对比,说明本文发展的低耗散格式可以显著提高非结构网格上大涡模拟的精度和可靠性。     

机器视觉螺纹螺距的测量与评定北大核心CSCD

为实现螺纹螺距的高效测量与合理评定,在分析现有机器视觉螺纹螺距测量方法的基础上,提出了一种基于面积法求解螺纹螺距的测量与评定方法。首先对螺纹图像进行旋转矫正,然后以螺纹轴截面上牙廓区域投影面积等几何关系,获取螺纹中径点,再使用最小二乘法拟合中径线,最后结合包容原则获得被测螺纹螺距。以螺纹塞规为对象进行对比实验,数据表明:面积法与接触式综合测量仪、工具显微镜所测螺距平均值相当,标准差0.9μm略大于综合测量仪所测螺距的标准差0.6μm,但远小于工具显微镜所测螺距的标准差9.6μm;测量效率上面积法是综合测量仪的1.9倍,是工具显微镜的2.5倍。     

基于扫频采样的飞秒激光大尺寸测距方法研究

作为一种高精度测量工具,飞秒激光具有优于传统激光技术的特性,已被广泛应用于工业生产、航空航天、科学研究等领域。扫频采样法在很大程度上改善了机械振动、扫描速度过慢等问题,对飞秒激光的绝对测距性能提升有着重要的意义。基于扫频采样原理,提出了一种利用飞秒激光的大尺寸距离测量方法,并对该技术的测量原理、干涉光谱和解调算法等方面进行了研究。首先,根据飞秒激光的锁模生成原理和压电陶瓷的压电效应,介绍了飞秒激光器连续扫描重复频率的方法。在此基础上,结合传统的光学采样法原理,解释了扫频采样法的测距原理,推导并讨论了光纤延迟线的长度对扫描距离的影响。然后,搭建了基于扫频采样的飞秒激光测距系统,在线性导轨上进行了远距离的测量实验,同时设计了基于迈克尔逊干涉原理的He-Ne激光参考光路。根据实验环境修正了空气群折射率,分析了测量距离对光谱条纹峰值和宽度的影响,测量了不同目标位置处的激光扫描距离。在50.4 m的测量范围内,扫描距离从0.56 mm增加到1.12 mm,充分验证了光纤延迟线对提升大尺寸测距能力的重要性。周期性的频率扫描可产生互相关条纹,通过对测量光谱条纹进行希尔伯特变换处理,解算出实时的频率变化量和采样倍乘系数,从而获取被测的距离信息。此外,为了减小系统的时间延迟误差,提高测量的准确性,采用差分原理对算法进行了改进。在希尔伯特算法基础上,分别对频率和距离进行差分处理,解算距离信息。实验结果表明,经过对比,采用基于距离差分的改进算法处理数据,性能结果较好。算法改进后,系统在50 m范围内的测量精度从11 μm提高到4 μm,相对精度从2.2×10-9提高到8×10-8,测距准确性明显提高。通过分析重复性测量数据,并与增量式激光干涉仪结果比对,测量误差的标准差从10 μm提高到2 μm,最大相对稳定性从2×10-9提高到4×10-8,测距稳定性明显提高。因此,该方法有较为优秀的大尺寸测距能力,具有同时实现高精度、大尺寸、快速绝对测距的潜力,在未来的精密光谱测量领域有着很大的前景。     

基于飞秒激光模间拍频法的大尺寸测距方法

本文基于飞秒激光模间拍频法实现多波长相位式绝对距离测量, 通过改变光频梳重复频率合成波长扩大测距量程, 并采用监测臂和双快门切换系统补偿和消除由电路产生的相位差单向漂移和大幅抖动. 实验中以20倍重复频率的拍频进行测量, 在30 min内相位测量的标准偏差为0.022°; 与双频激光干涉仪比对1125 mm行程内位移测量结果, 测距精度优于50 μm; 实验验证了合成波长方法扩大量程方案的可行性, 获得的测距重复性优于3 μm, 该系统理论上可扩展量程至7.5 km.     

线结构光检测车体空间尺寸的标定方法研究

线结构光作为一种主动式、非接触的测量技术,在质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。城市的发展使得轨道列车的需求越来越大,因此车体的尺寸精度将直接影响列车的装配质量、行车性能和安全。提出了基于线结构光的轨道列车车体尺寸测量方法和该系统的标定方法,同时搭建了测量实验系统,实现车体空间尺寸精确可靠的自动化测量。该标定方法降低了标定设备的成本,简化了标定过程,提高了测量系统工程化应用的便捷性。实验结果表明,使用这种标定方法使整个测量系统测量精度达到0.5mm。     

一种现场大尺寸测量精度的评价方法

针对现场全面评价大尺寸测量仪器精度的特殊性,提出了一种采用多仪器站多控制点的精度评价方法.基于四元数的空问数据配准,将多仪器站的测量数据统一到全局坐标系下,基于控制点坐标不变约束,对测量值进行统计得到测量不确定度,并从中提取仪器内部各传感器单元分量的不确定度.利用多传感器信息融合技术求得最优控制点,减小坐标转换误差对结果的影响.以激光跟踪仪为例进行了仿真和现场实验,结果表明,该方法评价测距和测角小确定度的误差可分别降至1 μm和0.1'以内.     

光学拼接焦平面空间相机的相对辐射定标EI北大核心CSCD

为了提高光学拼接焦平面空间相机的成像性能和图像质量,开展了空间相机研制全过程的辐射定标技术研究,包括辐射响应性能分析、图像传感器的辐射定标及筛选、焦平面辐射定标、系统级辐射定标以及辐射定标数据应用等,并对具有反射镜光学拼接焦平面的空间相机进行了辐射定标实验。结果表明,利用相对辐射校正系数对图像校正,可以有效消除渐晕,图像的非均匀性由14.1%降至0.4%,图像质量明显提升;图像传感器的筛选以及焦平面组件的辐射定标,减少了图像传感器之间的辐射响应差异,相对定标不确定度小于1.0%。     

基于单幅图像大尺寸实际平面上的光点定位方法

 为满足某地面实验中视觉测量系统的研制需求,研究了一种基于单幅图像的大尺寸实际平面上光点的定位方法。通过建立关于实际平面上光点3D坐标的数学模型,结合利用图像确定的通过光点的空间光束,实现了由单幅图像确定光点的3D坐标。依据具体特点,把实际平面分为高阶曲面型、分块平面型和分块曲面型3种类型,并分别给出了相应类型的光点定位方法。仿真实验验证了所提出方法的正确性,并比较分析了方法的精确性;实际试验数据表明,所提出方法可以满足尺寸为8000mm×8000mm的大型实际平面上光点的定位需求,定位误差小于1mm。     

基于空间分光的纳米级调焦调平测量技术EI北大核心CSCD

随着半导体制造步入1xnm技术节点时代,调焦调平系统的测量精度达到几十纳米。在纳米尺度范围内,集成电路(IC)工艺对调焦调平测量精度的影响很大。提出一种基于光学三角法和叠栅条纹法的调焦调平测量技术,利用空间分光系统将两组位相差为π的叠栅条纹同时成像到两个探测器上,通过归一化差分的方法计算硅片高度,可有效降低调焦调平测量技术对IC工艺的敏感度,尤其是IC工艺导致的光强变化的敏感性。实验结果表明,该系统测量重复性精度为8nm(3σ),线性精度为18nm(3σ)。当测量光强变化达90%时,该测量技术引起的线性精度变化为15nm(3σ);当光强变化为65%时,线性精度变化小于1nm(3σ)。     

能精确处理空间自屏效应的共振伪核素子群方法北大核心CSCD

鉴于传统的Bondarenko迭代方法(BIM)处理共振干涉效应时会引入较大的误差,国际上发展了共振干涉因子方法(RIFM)和非均匀共振伪核素方法(HPRIM),但二者都只能通过考虑共振干涉效应给出较精确的燃料棒平均有效自屏截面,而不能精确考虑空间自屏效应而无法给出精确的空间相关的有效自屏截面。针对该问题,提出了共振伪核素子群方法(PRNSM)。该方法通过在线制作共振伪核素的共振截面表考虑共振干涉效应;通过拟合方法得到共振伪核素及其组成共振核素的子群参数;通过求解共振伪核素的子群固定源问题得到子群通量并用于归并组成共振核素的子群截面得到空间相关的有效自屏截面。大量的数值结果表明,对于不同富集度UO2燃料问题,PRNSM可精确给出棒平均有效自屏截面和空间相关的有效自屏截面。     

不等长相移效应滤波器的快速调试方法北大核心CSCD

提出一种基于渐进空间映射算法(ASM)与遗传算法(GA)相结合的I/O端口不等长相移效应的滤波器快速调试方法。渐进空间映射算法能够准确预测精细模型的调试方向与幅度,遗传算法能够准确快速得到I/O端口的相移效应,并且通过柯西法提取粗糙模型。基于有限元的全波电磁仿真软件HFSS,建立精细模型,粗糙模型参数即等效电路参数,则由去除I/O端口处相移效应后的S参数获得。利用该方法对六阶交叉耦合滤波器进行调试,经过几步迭代即可使滤波器满足所要求的响应指标,验证了该调试方法的正确性和有效性。     

一种基于复合抛物面聚光器的面向大尺寸LED的反射器设计方法

为设计一款使大尺寸LED光源在一定距离内满足特定角度范围均匀照明的反射器,提出了一种基于复合抛物面聚光器聚光原理、边缘光线原理以及几何光学轴外光线追迹原理的新方法。该方法可以从理论上定量地推导出适用于大尺寸LED的反射器的结构,实现高光效、高均匀度的照明效果。通过光学设计软件ZEMAX仿真验证了该方法的合理性。     

一种应用于大尺寸测量系统的坐标系自动标定方法

针对现有方法在标定过程中过于繁琐的问题,提出了一种应用于大尺寸测量系统的坐标系全自动标定方法。该方法通过固定两个在测量单元局部坐标系已知坐标的测量节点作为标记靶,测量单元之间相互测量彼此的标记靶获得标记靶上的测量点在不同坐标系下的坐标值,利用这些坐标值建立三维几何约束,从而自动标定不同坐标系之间的坐标转换关系。借助于精密激光定位系统平台进行实验验证,结果表明,所提方法可以实现测量单元局部坐标系之间的自动标定,降低了坐标系标定过程中的人工成本。在距离测量单元布站区域约2 m,大小为5 000 mm×5 000 mm×500 mm的测量空间中长度测量的精度在0.46 mm/m以内,测试点三维坐标测量的标准偏差在0.026 mm以内,可以满足绝大部分工业测量的需求。该方法极大的提高了系统的标定效率,有望为具有自动标定功能的大尺寸测量设备的产品化提供新的理论基础。     

结合纹理和形状特征的在线混合随机朴素贝叶斯视觉跟踪器EI北大核心CSCD

基于机器学习的思想并充分利用外观信息,提出一种在线选择纹理和形状特征的混合随机朴素贝叶斯视觉跟踪器。构造归一化空间金字塔,通过强度二值特征和金字塔梯度方向直方图二值特征,描述全局与局部区域的纹理和形状;并根据特征描述的二值性和多模性,设计并实现了在线混合朴素贝叶斯分类器。分类器预测类别后验概率生成信任图,跟踪器通过分析信任图实现目标跟踪,并利用极大似然估计和交叉验证实现外观学习和特征选择。选用基准测试集比较同类方法,从性能和复杂度两方面评估了跟踪器。实验结果表明跟踪器对光照变化,部分遮挡等情况具有一定的适应能力,且执行速度较快,存储空间较小。     

现场条件下大空间三维精密定位原理与方法

提出了一种在现场条件下实现十几米空间范围内点三维坐标精密测量方法,该方法同时解决了大尺寸物体表面三维形貌测量中单元数据拼接精度低的问题.在空间待测点处设置可视特征,称为全局控制点,利用近景摄影测量手段获取被测信息,通过高精度图像处理技术、全局控制点自动精确配准技术和基于光束交汇的光束平差技术,恢复全局控制点的三维信息.实验结果表明,该方法在使用普通数码像机的情况下实现相对测量精度0.073%.且具有操作灵活自由、测量速度快、自动化程度高和测量精度高的优点.     

四级低速大尺寸压气机的试验与数值模拟研究

在上海交通大学自行设计、搭建的低速大尺寸压气机(Low Speed Research Compressor,LSRC)试验台上对带有悬臂静叶的压气机试验件进行总体性能及气动参数的试验研究,以验证低速模拟试验技术.并利用单通道定常数值模拟对其进行计算,与试验结果进行对比,以校验数值模拟方法.四级压气机试验件由高负荷高压压...