K-Rb双碱金属混合光抽运原子气室制备与测试

原子气室是SERF(无自旋交换弛豫)陀螺仪敏感载体转动信息的核心器件,其原子弛豫时间等参数是影响SERF陀螺仪性能的重要因素。采用³⁹K-⁸⁷Rb双碱金属混合填充的原子气室制造工艺,通过双碱金属工作介质的混合光抽运检测技术对气室性能进行了测试,制备出边长8 mm,壁厚1 mm的立方体原子气室。实验结果表明,³⁹K-⁸⁷Rb-¹²⁹Xe混合原子气室中¹²⁹Xe原子弛豫时间达到51.7 s,较单一碱金属填充方式的22 s,双碱金属混合光抽运的方式有效提升了原子气室中原子弛豫时间,为研制高精度SERF陀螺仪奠定了坚实基础。     

高精度惯性测量系统热应力分析与优化设计

针对高精度惯性测量系统内仪表结构正交性误差在使用过程中的不稳定性问题,重点开展了结构热应力分析与优化设计。通过构建系统结构热应力模型,并对关键性参数进行系统实测,得到更为精确的优化模型。用有限元分析软件ANSYS对其进行的仿真表明,计算出的结构变化特性与实测正交性误差变化量一致。对仿真结果的进一步分析表明,结构部件的材料线膨胀系数的差异导致仪表安装基面的热应力变形是影响惯性仪表正交性误差稳定性的主要原因。采用上述方法对某高精度惯性测量系统开展热应力分析与优化设计后,同等环境条件变化情况下,惯性仪表正交性误差变化量减少了一半(由10″减少至4.1″),有效减小了惯性仪表正交性误差受长期使用及环境变化的影响,提高了高精度惯性测量系统的综合性能。     

核磁共振陀螺内嵌参量调制磁强计性能分析

核磁共振陀螺通过处于磁共振态的原子核进动频率在惯性系下的不变性实现载体角速度的敏感测量。为实现高灵敏度的核自旋磁矩测量，通常基于核磁共振陀螺气室构建原位参量调制磁强计，因此内嵌碱金属参量调制磁强计性能直接影响陀螺仪指标。开展核磁共振陀螺内嵌参量调制磁强计特性研究，分析了原子磁矩测量误差及其对陀螺性能的影响，并建立理论模型，仿真结果表明，泵浦光频率波动控制在1 GHz以内，探测光频率波动控制在0.1 GHz以内，可有效提高磁强计信噪比。研究结果对于提高碱金属磁强计灵敏度和信噪比、抑制核自旋磁矩测量误差具有理论指导意义。     

基于碱金属磁力仪的铷原子横向弛豫时间测量方法

原子气室是核磁共振陀螺核心部件,微小尺寸气室工作原子之间碰撞以及Rb原子与气室内壁的碰撞会导致Rb原子的横向弛豫时间大幅降低,限制惰性气体共振信号幅值及陀螺精度的提升。传统的三种弛豫时间测量方法均需要高频激励磁场,操作复杂且精度低。针对上述问题,在分析传统横向弛豫时间测量方法的基础上,提出基于铷原子磁力仪的横向弛豫时间测量方法。搭建数理模型对方案进行可行性验证,测量误差小于0.4‰。在实验中,对三支充气参数不同的气室的横向弛豫时间进行测量,测量显示组间误差小于6.8‰。与自由感应衰减方法测量结果相比,两者差别不超过5%,且操作更为简单。理论仿真和实验结果均表明所提出的方法能准确测量气室内铷原子横向弛豫时间,为核磁共振陀螺气室参数优化提供了工程化测量方法。     

建立惯性仪表安装误差数学模型的理论研究

安装误差对系统精度有较大的影响,对捷联惯性系统的影响尤为突出,为此从仿射坐标系的坐标变换理论入手,分析并推导了建立惯性仪表安装误差数学模型的坐标变换矩阵公式,为惯性仪表安装误差数学模型的建立、测试及在惯性导航系统中的补偿提供了理论依据。     

垂荡双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点, 被公认为最具应用前景的波能转换技术. 本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象, 借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam, 采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应, 数值研究在不同入射规则波作用下, 前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律. 通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比, 并通过对比自由衰减运动响应验证动网格技术, 揭示了本研究中数值模型的合理性和有效性. 计算结果表明, 较宽的后气室结构布置有利于双气室振荡水柱装置在垂荡状态下的波能提取; 前后气室宽度比为1/2时, 垂荡式双气室OWC装置在测试波频段具有最优的捕能宽度比; 相较于固定状态, 垂荡装置的后气室在中高波频段有着更高的捕能宽度比; 装置前后气室内水柱与OWC装置垂荡运动间存在的相位差使得气室内水面相对振幅和相对压强在测试波频段存在多峰值现象, 进一步发现弹装置通过垂向弹簧进行相位控制, 可显著拓宽高效频谱带, 实现较大的捕能宽度比.      

带有惯性敏感元件的新型陀螺测试转台系统控制器设计

传统原理的陀螺测试转台使用测角元件测量转台的角速率,其精度与所选的角度(或时间)间隔关系极大,即使综合使用各种控制方法也难以达到理想的速率精度和速率平稳性。提出一种新的测速原理,将惯性敏感元件引入转台测试系统测量瞬时角速率,瞬时速率能够很好地反映速率精度和速率平稳性,通过反馈与控制瞬时角速率信息提高转台的速率精度和速率平稳性。探讨了带有惯性敏感元件的新型转台的控制系统组成,进行控制系统设计时,将闭环系统按功能划分成测量回路和稳定回路,并运用数字控制解决控制器综合问题,使用Matlab软件分析系统主要变量响应过程。最后,由控制器设计过程和所得模型分析结果证实,相对传统转台,新型转台的数字控制系统具有较高鲁棒性,响应时间缩短为0.15 s,更适宜于陀螺仪表的动态测试。     

微小型惯性仪表发展现状、趋势以及对行业的影响

惯性仪表（包括陀螺和加速度计）是惯性技术的基础和核心,近年来,以高精度硅微机电陀螺、集成化微光纤陀螺、速率积分半球谐振陀螺、谐振式加速度计为代表的新型惯性仪表技术发展迅猛,相比传统惯性仪表,能够兼顾高精度和低SWa P+C(Size Weight and Power, plus Cost,体积、重量、功耗和成本)指标,正推动惯性技术产生新变革。重点结合上述四种微小型惯性仪表,论述其国外最新进展,展望发展趋势,预测其对行业的影响,旨在为国内相关技术研究提供参考。     

惯性平台台体结构实验模态参数识别及灵敏度分析

惯性平台台体的动态特性直接决定着惯性仪表的工作精度和可靠性，模态分析是研究机械系统动态特性的主要方法之一。在概述了实验模态分析理论的基础上，建立了某型号平台台体结构的实验模型，对其进行了实验模态分析。通过对实验结果与有限元计算结果比较，验证了有限元结果较为准确；同时针对结构存在的问题，通过灵敏度分析对结构的动力修改提出了改进意见。     

静电悬浮式惯性仪表中的微位移检测技术

静电陀螺仪、空间静电加速度计等基于静电悬浮的惯性仪表在高精度的惯性导航和空间微重力测量领域得到广泛应用。近年来，对基于MEMS工艺的悬浮式微惯性传感器的研究引起了广泛的重视。介绍了静电悬浮式惯性仪表中采用的差动电容式微位移检测电路的原理，分别对静电陀螺、静电加速度计和MEMS微陀螺、微加速度计的电极配置方案和位移检测的接口电路进行了分析，并对不同的位移检测方案进行了比较.     

大速率光纤惯性测量装置全温测试系统设计

阐述了“光纤惯性测量装置”的测试要求、测试系统的功能特点和设计方案，对该系统进行了软硬件设计，分析了测试程序的特点。通过对软硬件进行部分修改，该系统可以完成不同类型惯性测量装置的误差建模和综合测试。     

液浮陀螺仪过载振动复合环境试验

为了验证航天飞行器惯性制导器件在过载振动复合环境下的环境效应和适应性能力,以液浮陀螺仪为研究对象,基于刚柔耦合的多体动力学理论,简要分析了过载振动复合环境对惯性器件的耦合影响机理。基于离心机-振动台综合离心试验平台,建立了惯性仪表过载振动复合环境试验方法,开发了惯性仪表过载振动复合环境试验专用采集系统,并开展了惯性仪表过载振动复合环境效应试验研究。试验结果表明,过载振动复合环境对惯性仪表输出值的影响具有耦合效应。因此,对惯性仪表类产品进行环境适应性考核时,应当使用与真实飞行环境更为一致的过载振动复合环境试验方法。     

液浮惯性仪表真空充液工艺流程自动化系统

本文通过悬浮对液浮惯性仪表的作用，以及液浮惯性仪表真空充液工艺流程中各节点关键量的控制对液浮惯性仪表的重要性分析，指出真空充液工艺流程自动化的重要性。进而设计出一个液浮惯性仪表真空充液工艺流程自动化系统的硬件和软件组成框图及有关指标和要求，为实际研制提供了有益的依据。     

基于遗传算法的舰载IMU优化布局

惯性测量单元（IMU）用来为舰载武器系统提供准确的姿态并实时监测舰船甲板的变形，对其数目和位置进行优化具有重要的实用价值．提出了多IMU优化布局的原则，建立了舰载IMU优化布局的数学模型，采用遗传算法对IMU的布局进行了优化求解。仿真结果表明，舰载IMU的布局是影响甲板变形估计精度的一个重要因素，通过对IMU的布局进行优化，减少了舰载武器系统所需IMU的数量；利用优化布局后IMU的输出信息对全舰甲板变形进行估计，估计精度有很大提高。     

《中国惯性技术学报》稿约

《中国惯性技术学报》是中国科协主管，中国惯性技术学会主办的面向全国的学术性刊物，创刊于1989年。本刊的读者对象主要是从事惯性技术的科研、教学、设计、试验、生产和使用等工作的广大工程技术人员。欢迎各界人士踊跃投稿。1征稿范围本刊刊登惯性技术中有关系统、仪表、测试、测量、元器件、工艺材料、可靠性等方面有理论价值和实用意义的学术论文，惯性技术新理论、新技术应用的成果和经验，惯性技术研究的阶段性成果，研究通讯和专题综述评沦，报道惯性技术有关学术动态和书评等。2撰稿要求2．1来稿内容应论点明确，层次清楚，结构严…     

国外微机械惯性仪表的进展

本文综述了国外微机械惯性仪表的进展；分别介绍了微硅型加速度计、微硅型陀螺仪、多功能加速度计陀螺以及微惯性测量单元的原理、结构、电路组成及性能指标；初步探讨了这类仪表的应用前景和技术发展的途径。     

冲击拉伸实验装置的研制及其试验研究

材料动力学试验技术远比准静态力学中的复杂,为了模拟各种速率的冲击加载过程,试验装置设计就成为关键问题之一.特别是针对材料动态拉伸性能的测试,目前的冲击拉伸装置还没有统一标准,因此本文基于一维弹性应力波原理设计了一套双气室间接杆-杆型冲击拉伸试验装置.该装置采用了双气室对称布置的方式,通过气体转换器实现气路的转换,克服了现有气动式冲击拉伸设备结构复杂、密封要求严格的缺点.本文利用该装置对2A12T4铝合金试件的冲击拉伸性能进行了测试,并数值分析了应力波在杆系和试件中的传播效应.通过试验测试和数值分析论证了该冲击拉伸装置实验的可靠性和设计的合理性.     

室内轰燃预测方法研究

回顾总结了目前常用的室内轰燃预测方法 ;提出了一种预测轰燃的新方法轰燃综合预测法 ,对这一方法的有效性进行了试验验证。结果表明 :由于室内火灾受建筑材料热惯性、开口通风因子、燃料释热速率和房间内部尺寸等多种因素影响 ,传统轰燃预测方法存在多方面的局限性 ,而轰燃综合预测法预测的结果与试验结果比较吻合。     

速率偏频激光陀螺惯导系统航向敏感误差分析与补偿

为了有针对性的消除激光陀螺速率偏频惯导系统的可补偿寻北误差,进一步提高航向精度,从速率偏频斜装惯性仪表的数学模型出发,对陀螺和加速度计的各项误差进行了寻北误差分析,基于捷联惯导对准误差公式给出了惯性仪表各误差源的影响量级。明确了引起倾斜状态航向敏感误差的主要因素,提出了以调整激光陀螺旋转轴方向陀螺零偏抵消激光陀螺标度因数不对称性误差或者速率偏频状态陀螺零位偏移的航向敏感误差补偿措施。经转台试验验证,该措施简单可靠,有效消除了倾斜状态航向敏感误差,速率偏频系统的全方位寻北精度能够从86'(3σ)提高到优于40'(3σ)。     

高温仪器化压入测试中热接触对位移测量漂移的影响

基于对室温压头和热试样接触后传热过程的分析, 重点研究热接触引起的压头基托热膨胀对高温仪器化压入测试中位移测量漂移的影响. 首先, 通过热传导理论分析, 获得热接触后基托内温度场分布的解析解, 进而研究基托热膨胀引起的位移测量漂移量; 然后, 建立有限元分析模型, 数值模拟高温仪器化压入过程, 验证理论模型的准确性. 研究发现, 压头与热试样接触面间的热传导性质显著影响基托内的温度场分布; 对于不同材料的试样, 接触面间传热性能不同, 基托的热膨胀量差异可以达到几个数量级. 研究结果有助于优化高温压入测试程序, 提高测试的可靠性.