高倍聚光太阳模拟器的设计

研究了一种高倍聚光、高均匀性太阳模拟器,它主要由短弧氙灯、椭球聚光镜、高速快门和积分器构成,辐射功率超过5 kW,辐射峰值超过1 800个太阳常数（标准AM1.5∶1太阳常数=1 kW/m2）。介绍了该模拟器的光学设计,主要工程特点和仿真结果。应用蒙特卡洛光线追迹技术优化几何配置,以使光源到目标面的辐射能量转换效率最大化。仿真结果显示：在直径20 mm的圆形目标区域其平均辐射超过1 000 kW/m2,相应的辐照不均匀度小于6%。利用该装置模拟了高倍聚光太阳系统的辐射特性,为研究高效率太阳能电池的热化学过程和测试先进的高温材料提供了实验平台。     

高倍聚光太阳模拟器的设计

研究了一种高倍聚光、高均匀性太阳模拟器,它主要由短弧氙灯、椭球聚光镜、高速快门和积分器构成,辐射功率超过5 kW,辐射峰值超过1 800个太阳常数(标准AM1.5∶1太阳常数=1 kW/m2)。介绍了该模拟器的光学设计,主要工程特点和仿真结果。应用蒙特卡洛光线追迹技术优化几何配置,以使光源到目标面的辐射能量转换效率最大化。仿真结果显示:在直径20 mm的圆形目标区域其平均辐射超过1 000 kW/m2,相应的辐照不均匀度小于6%。利用该装置模拟了高倍聚光太阳系统的辐射特性,为研究高效率太阳能电池的热化学过程和测试先进的高温材料提供了实验平台。     

CCD星图模拟器的设计及验证

为了方便星图识别算法和星敏感器性能的测试,设计了一种CCD星图模拟器,开发了星图模拟软件。采用高分辨率显示设备及平行光管模拟无穷远处平行光,实现了高质量星图的模拟。通过高精度QUEST算法求解姿态,对模拟的星图进行了验证。计算了3颗以上恒星的偏航角、俯仰角和滚动角,对100幅模拟星图进行了统计分析,结果显示其定位精度已达98．1％。目前,该星图模拟器已成功用于实际项目,为后续的测试星图识别算法提供了良好的依据,并缩短了开发周期。     

叶轮机设计的缘线匹配理论及方法

本文提出了叶轮机非定常设计的缘线匹配理论和方法,研究指出,缘线匹配注意了先前没有被考虑的周期非定常流动的相位影响,而今通过协调相邻叶排相邻缘线空间关系得以实现。初步理论及数值研究表明缘线匹配技术在提高叶轮机气动性能、气弹性能、气动噪声和热传导性能上的潜力。作为一个设计自由度,它使叶轮机非定常气动设计具有了真实而可操作的内容。     

具光反馈功能的星模拟器设计

为满足天文导航设备星敏感器内场高精度检测和标校的实际工程需要,设计了一种结构简单并且具有光反馈功能的新型高精度单星模拟器。选用发光二极管作为光源,采用先聚焦再准直的方法实现模拟星光的平行输出。星模拟器的光反馈系统可以在输出光强发生变化的时候自动调节星光光源的发光强度,从而使星模拟器的输出光强在相当长的时间段内保持稳定。星模拟器输出光束的平行度达到8,输出光束的均匀性达到80 %,在连续工作至少8 h的情况下输出光束的稳定性达到89 %。相对稳定的输出光强减少了星模拟器因为模拟的星等发生变化而产生的影响,提高了星敏感器检测和标定的精度。     

基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现

介绍了基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统,采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制,通过ARM7的数据总线接口实现了ARM与FPGA的数据交互;重点介绍了系统的硬件电路设计、ARM与FPGA总线的设计和FPGA内部程序模块的设计;各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置,也可以通过上位机软件来配置;该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出,系统的延时时间精度小于2μs;ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214,FPGA采用Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240;采用硬件描述语言Verilog HDL来设计延时模块,延时精度达到1μs;该系统在靶场测试中验证了其正确性和有效性。     

矢量水听器拖曳阵的信号模拟器设计

本文中所设计的基于矢量水听器的拖线阵声纳模拟器,仿真了拖线阵的拖船干扰时域信号和空间传播特性,以及矢量水听器偶极子指向性。对于拖船干扰的仿真用Ecs模型来设定宽带功率谱,以AR模型来拟合指定功率谱,利用海底、海面对声场的一次反射作用仿真了拖船干扰的空间多途信道。利用插值滤波器的方法按照设定的时间精度仿真了宽带信号的阵元间精确延时。处理该模拟器所产生阵元时空采样仿真信号而得到的波束形成结果验证了该模拟器的有效性。     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备。针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

一维电磁脉冲模拟器的理论分析和设计

 为解决一维导体结构的电磁脉冲响应实验困难，提出了一维电磁脉冲模拟器的概念，并从理论上对电磁脉冲在一维结构上的感应电流进行了计算，结果分析说明了建立一维电磁脉冲模拟设备的可行性，并对该模拟器设计中的几个问题进行了讨论。     

基于IODELAY原语SAR载荷模拟器延迟单元设计

针对星载合成孔径雷达中数传分系统接收数据时序拉偏测试需求,本文提出一种基于FPGA原语的SAR载荷模拟器延时单元设计与实现。该延迟单元采用IODELAY原语,通过时序约束实现正反向时钟拉偏功能。仿真与试验结果表明,该延迟单元时序调整范围可达-6ns至6ns,步进1ns,系统运行稳定,满足设计要求。     

基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置

应用超声波检测技术进行检测时,通常需对超声波在介质中的传播时间进行精准的测量,为精准测量超声波的传播时间,设计了一套基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置。该装置电路运行稳定,成本低廉,采用多次测量结果取算数平均值的方法以减小随机干扰,采用参比方法放置接收探头以消减电路中电子器件的延时。通过对实验结果进行分析,得出该装置可精准测量超声波在实验试块中的传播时间且满足设计要求,分辨率可达一纳秒。     

基于IGBT的刀柄热装装置的设计与实现

热装刀柄及其工具系统是高速加工工具系统的主要形式之一,由于其具有高精度、强夹持力、高平衡性等特点,在高速切削加工中得到了广泛应用。刀柄热装装置就是运用电磁感应加热原理,利用刀柄材料的热胀冷缩,对刀柄进行加热进而完成刀具的取出和放入。针对国内刀柄热装装置的空白,设计了一种基于IGBT的刀柄热装装置。该装置以IGBT为核心,设计了IGBT全桥逆变电路以及以IR2110为驱动芯片的驱动保护电路,研发了基于Maxwell电磁场分析的感应加热线圈,并给出了刀柄热装装置的整体框架以及具体实施方式,完成了整个装置的研制,最后实验验证了该装置可实现刀柄热装装置的功能,并经过大量后期优化实验建立了对应于不同口径刀柄的最优加热时间和最优加热频率的数据库。     

基于后驱动装置控制系统设计

本文介绍了涡轴发动机试车台零扭矩试验的工作原理及试验验证方法,详细介绍了其关键设备即后驱动装置的设备组成、选型设计、控制原理、控制逻辑、人机界面、安全措施。经试验表明后驱动装置的设备选型合理,控制系统工作稳定可靠、控制精度高、响应速度快、监控和安全保护措施完善,满足了涡轴发动机对零扭矩试验的功能要求,实现了涡轴发动机试车台零扭矩试验零的突破,填补了国内空白。     

基于蒙特卡罗的小尺度参考辐射装置屏蔽研究

针对移动式小尺度参考辐射（MRR）装置（移动式校准装置）,在进行射线辐射剂量测量的仪器仪表标定或刻度时,应满足其辐射屏蔽安全限值5 Sv/h的屏蔽技术要求,采用蒙特卡罗输运程序MCNP,开展了移动式小尺度参考辐射装置表面剂量场屏蔽的模拟计算和研究分析工作。研究结果表明,通过MCNP模拟的屏蔽设计方法可以详尽反映MRR装置各个表面的剂量分布特征和规律,实现移动式小尺度参考辐射装置屏蔽设计,采用的铅钢材料复合屏蔽方案能够保证装置硬度且显著地减轻屏蔽体的重量,最终获取的优化MRR屏蔽箱体重量约为271.9 kg。     

基于蒙特卡罗的小尺度参考辐射装置屏蔽研究

针对移动式小尺度参考辐射（MRR）装置（移动式校准装置）,在进行射线辐射剂量测量的仪器仪表标定或刻度时,应满足其辐射屏蔽安全限值5 Sv/h的屏蔽技术要求,采用蒙特卡罗输运程序MCNP,开展了移动式小尺度参考辐射装置表面剂量场屏蔽的模拟计算和研究分析工作。研究结果表明,通过MCNP模拟的屏蔽设计方法可以详尽反映MRR装置各个表面的剂量分布特征和规律,实现移动式小尺度参考辐射装置屏蔽设计,采用的铅钢材料复合屏蔽方案能够保证装置硬度且显著地减轻屏蔽体的重量,最终获取的优化MRR屏蔽箱体重量约为271.9 kg。     

基于LPC2132的多通道温度控制器设计

针对众多工业设备需要同步控制数量较多加热设备的需求,给出了一种基于ARM处理器的多通道温度控制器设计方案。各通道温度传感器信号经由模拟选择开关分时选用后送至仪表运放AD620放大,再由AD芯片AD7705转换成数字信号后传送给ARM处理器LPC2132进行处理转换成实际温度。结合期望的目标温度,利用积分分离PID算法计算输出控制量并以PWM方式驱动固态继电器调节加热器件在控制周期内通电时间的占空比。实验结果表明温度控制器的测温一致性和温控性能均能得到有效提升。     

基于单片机的全操作仿真实验仪器设计

以单片机为核心元件,运用合理的硬件与软件搭配,设计出了能仿真真实实验仪器的模拟仪器,并以光电效应实验仪为例,给出了具体的设计过程与仿真仪器的硬件框图及程序流程图。     

爆磁压缩发生器模拟装置的设计与仿真

应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型,分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响,并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法,分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度,并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外,还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明,此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。     

爆磁压缩发生器模拟装置的设计与仿真

应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型,分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响,并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法,分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度,并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外,还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明,此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。     

基于VxWorks的PCI设备驱动程序设计

阵列天线控制系统采用实时操作系统VxWorks,为了实现控制系统计算机与单元天线的通信,在控制系统计算机中采用PCI设备与单元天线通信,并且基于VxWorks实时操作系统开发了PCI设备的驱动程序。主要完成了板级支持包的修改、PCI设备的初始化,以及功能函数的设计。经试验验证,该驱动程序工作稳定可靠,可以应用于控制系统中。