基于阵列MEMS磁传感器的测量与标定方法

针对MEMS磁传感器存在测量噪声大的问题,利用MEMS磁传感器体积小的特点,设计了阵列形式的MEMS磁传感器测量模块,减小了测量噪声对标定结果的影响。通过合理的硬件设计,实现同一时刻采集32个MEMS磁传感器信号。在硬件设计基础上,通过对阵列MEMS磁传感器建模与分析,设计了基于阵列MEMS磁传感器的标定方法。通过仿真及实物系统实验,验证了所提出方法的有效性。系统实验结果表明,采用阵列MEMS磁传感器标定结果的归一化模值标准差较单个磁传感器减小了70%。     

基于制造解的非结构二阶有限体积离散格式的精度测试与验证

随着计算机技术的飞速进步,计算流体力学得到迅猛发展,数值计算虽能够快速得到离散结果,但是数值结果的正确性与精度则需要通过严谨的方法来进行验证和确认.制造解方法和网格收敛性研究作为验证与确认的重要手段已经广泛应用于计算流体力学代码验证、精度分析、边界条件验证等方面.本文在实现标量制造解和分量制造解方法的基础上,通过将制造解方法精度测试结果与经典精确解(二维无黏等熵涡)精度测试结果进行对比,进一步证实了制造解精度测试方法的有效性,并将两种制造解方法应用于非结构网格二阶精度有限体积离散格式的精度测试与验证,对各种常用的梯度重构方法、对流通量格式、扩散通量格式进行了网格收敛性精度测试.结果显示,基于Green-Gauss公式的梯度重构方法在不规则网格上会出现精度降阶的情况,导致流动模拟精度严重下降,而基于最小二乘(least squares)的梯度重构方法对网格是否规则并不敏感.对流通量格式的精度测试显示,所测试的各种对流通量格式均能达到二阶精度,且各方法精度几乎相同;而扩散通量离散中界面梯度求解方法的选择对流动模拟精度有显著影响.     

畸变信号的反演修正在同步测压中的应用

本文说明了同步测压所包含的主要内容以及一套实用的同步测压系统的组成,分析了通过传压管道传递的压力信号产生畸变的原因,指出对畸变信号进行反演修正是同步测压过程中必不可少的关键环节。利用频域修正的方法可以对压力分布同步测量中的畸变信号进行反演,以消除输出信号的幅值误差和相位差,保证各个测压通道得到的信号在时间上具有良好的同步性。这样就可以通过对脉动压力分布进行面积加权积分,得到脉动气动力的时间历程。在对畸变信号进行反演修正时,得到测压系统的频率响应函数是关键,本文介绍了利用比较法来标定频响曲线的装置和方法。并通过实验演示了反演修正的效果,表明本文所采用的同步测压装置具有非常好的同步性能。     

Scanning Electron Microscopy for Quantitative Small and Large Deformation Measurements Part I: SEM Imaging at Magnifications from 200 to 10,000

A series of baseline displacement measurements have been obtained using 2D Digital Image Correlation (2D-DIC) and images from Scanning Electron Microscopes (SEM). Direct correlation of subsets from a reference image to subsets in a series of uncorrected images is used to identify the presence of non-stationary step-changes in the measured displacements. Using image time integration and recently developed approaches to correct residual drift and spatial distortions in recorded images, results clearly indicate that the corrected SEM images can be used to extract deformations with displacement accuracy of ±0.02 pixels (1 nm at magnification of 10,000) and mean value strain measurements that are consistent with independent estimates and have point-to-point strain variability of ±1.5 × 10⁻⁴.

Accurate computation and interpolation technique of finite analytic coefficients

The finite analytic method (FA) developed in the last decade is an effective numerical method for solving fluid flow problems. However, because of the limitation in the present computer, large round-off errors are found in calculating FA coefficients when Reynolds number is large. This paper investigates the cause of this difficulty and presents a special programming technique in making an accurate computation of FA coefficients. Then a fundamental function known as "P_e" is tabulated by the accurate computation. In practical application the interpolation technique is employed so that the FA coefficients can be obtained reliably and quickly.     

基于光学和扫描显微平台的微尺度实验力学检测技术和装置研究

本文基于光学和扫描显微平台,介绍了本研究组在微尺度实验力学检测技术和设备方面的最新研究成果。在检测技术方面涉及显微散斑干涉技术、微标记阵列检测技术、晶粒变形分析技术、光学探针动静态变形分析技术;在检测系统和装置方面介绍了新近开发的双视场薄膜检测系统、散斑微干涉系统、微标记检测平台、AFM和SEM单轴拉伸装置、三维微定位与加载系统、微力传感器及其标定装置、微动平台驱动装置等。探讨了微尺度实验力学检测中的问题和新的检测技术,给出了一些典型的应用和相关装置。     

滚动轮胎表面红外成像测温的偏差及其修正

使用红外热像仪从三个方向测量了滚动轮胎的表面温度,结果表明从不同方向对同一表面的测温结果不相同。根据几何光学和热辐射原理,造成这一偏差有两个原因:一是轮胎表面点的像面照度按其辐射入射角α的余弦四次方定律变化;二是轮胎表面点的发射率与β(该点入射方向与其法向之间的夹角)有关。本文首先采用余弦四次方定律对三个方向下的轮胎表面红外测试结果进行了与α相关的修正,然后依据轮胎表面任意点温度的同一性(即与测量方向无关)进行了与β相关的进一步修正,并给出了一个轮胎表面发射率与β的经验关系。具体表现为发射率在法向上最大,当β在60°以内时其变化相对平缓,超过60°则急剧下降,最终得到了一个表征轮胎表面点红外像面照度下降的双角度(α和β)修正函数以及相应的温度修正公式。 修正后不同方向下的温度分布趋于一致,其平均结果即可视为轮胎表面真实的温度分布。     

GNSS校正某型飞机惯导系统机载设备研制

惯导系统是某型飞机导航综合体的主导航设备，也是该型战斗机飞控和火控的最主要信息源。但装备我军后，惯导的校正问题一直未能解决。由于系统交联的复杂性及对飞行安全影响的重大性，在考虑到诸多限制的前提下，设计了导航计算机软件，解决了众多关键技术，研制了导航校正设备，成功地实现了用GNSS对惯导的校正。     

Scanning Electron Microscopy for Quantitative Small and Large Deformation Measurements Part II: Experimental Validation for Magnifications from 200 to 10,000

A combination of drift distortion removal and spatial distortion removal are performed to correct Scanning Electron Microscope (SEM) images at both ×200 and ×10,000 magnification. Using multiple, time-spaced images and in-plane rigid body motions to extract the relative displacement field throughout the imaging process, results from numerical simulations clearly demonstrate that the correction procedures successfully remove both drift and spatial distortions with errors on the order of ±0.02 pixels. A series of 2D translation and tensile loading experiments are performed in an SEM for magnifications at ×200 and ×10,000, where both the drift and spatial distortion removal methods described above are applied to correct the digital images and improve the accuracy of measurements obtained using 2D-DIC. Results from translation and loading experiments indicate that (a) the fully corrected displacement components have nearly random variability with standard deviation of 0.02 pixels (≈25 nm at ×200 and ≈0.5 nm at ×10,000) in each displacement component and (b) the measured strain fields are unbiased and in excellent agreement with expected results, with a spatial resolution of 43 pixels (≈54 μm at ×200 and ≈1.1 μm at ×10,000) and a standard deviation on the order of 6 × 10⁻⁵ for each component.

飞机姿态测量误差对测量船校飞精度的影响

通过对校飞数据处理方法及实测数据的分析,阐述了飞机姿态测量误差对测量船校飞精度的影响,并针对校飞飞机的姿态测量提出了新的方法。     

成像光路布置对数字相机热致测量误差影响规律的研究

研究了数字相机成像系统中物距和成像系统固定方式两个因素对相机自发热导致的图像变形误差的影响规律,通过分析得到了热致图像"虚变形"与物距的倒数关系并进行了实验检验。推导了固定位置位于镜头上时图像"虚变形"的表达式并进行了实验验证。研究表明,无论是成像系统的固定点位于相机上还是镜头上,自发热都会使得图像发生一个虚的膨胀变形,其大小与镜头接口的热膨胀参数和像距有关。本研究得到的模型和规律为指导实际光测力学应用中的光路布置以减小数字相机自发热导致的测量误差提供了理论依据。     

数字时间序列图像相关方法在动态变形测量中的应用

本文结合微机械陀螺的简谐振动测试提出了一种改进的数字图像相关方法--数字时间序列图像相关方法,并编制了相应软件.通过对作高速简谐振动的微机械陀螺进行相关分析,可以得到试件全场的位移时程曲线;进一步对其作傅里叶变换,可以得到试件的频率等参数.通过该软件得到的微陀螺的振动频率相对误差为0.12%,从而为微结构动力学研究提供了可靠的分析手段.