气动热参数辨识在测热试验中的应用研究

数据处理方法的合理性直接关系到测热试验精度的提高。本文针对同轴热电偶的测热特点,采用轴对称传热模型,应用共轭梯度法、顺序函数法,建立了合理的同轴热电偶测热的数据处理方法。计算表明,两种方法具有较高的计算效率,能在一定程度上提高试验精度,具有较大的推广应用价值。     

热流传感器传热特性电弧风洞实验及数值模拟

高超声速飞行器面临剧烈的气动加热环境, 电弧风洞是飞行器防热材料地面考核筛选的主力设备。热流密度是电弧风洞重要的模拟参数之一, 需要进行准确有效的测量。针对电弧风洞气流环境特点, 开展传统塞式量热计和新型同轴热电偶的对比测热试验, 并采用数值模拟对两种热流传感器的传热特性进行了分析。在电弧风洞平板自由射流试验热流密度分布在0~1 100 kW/m2范围内, 同轴热电偶的热流密度测试试验结果相对塞式量热计偏低10%~15%。数值模拟结果表明, 塞式量热计本身结构热物性参数不匹配会导致热流密度测量数值偏高至少10%, 而同轴热电偶测量数值偏高最大仅为2.19%, 相对塞式量热计具备更高的测量精度。同时, 电弧风洞中不同材质热流密度测试模型使用同轴热电偶进行测热试验时, 需要在同轴热电偶同模型之间增加适当厚度的不锈钢套以满足传感器周围环境的热匹配。      

基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器设计

为满足装备试验中的热电阻和热电偶信号自动故障注入的要求,设计了基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器。通过将故障注入器串接入热电阻和热电偶信号传输线路,模拟多种热电阻和热电偶信号传输过程中的故障类型,实现对被测设备热电阻和热电偶信号的仿真。该故障注入器已应用于多类型装备的测试性验证试验中,具有良好的推广价值和应用前景。     

低温热电偶的标定及标定过程中的非线性现象的研究

在本中，介绍了一个用于低温热电偶的标定系统的研制，对常用的铜-康铜热电偶进行了标定，并对在标定过程中的热电偶输出信号的脉动现象进行了非线性分析，标定结果表明在从液氮温区（77.35k)到300k的范围内，其标定的精度在数十mK的范围内，能对满足的对测量精度的要求，并且，对信号脉动的分析显示标定过程中存在一定的非线性，可能对标定产生一定的误差。     

高灵敏度的高压DTA测量法

 我们在直径20 mm的活塞圆筒容器上建立了高压差热分析方法，经过反复的实验和改进，这一方法已达到很高的灵敏度及测量精度。其要点如下：样品盒用热电偶材料制成，电偶的一个结点就焊在样品盒中心，提高了热信号探测效率；样品量由几百毫克减少到几十毫克，样品在压腔中所占轴向空间减少到约0.5 mm，使样品处于等温区内，DTA测量基线变得基本平直；采用平板热电偶，可以充分接收相变潜热，差热信号明显增强。在高压相图工作中，应用这种方法我们已做了许多成功的实验。     

长条形空间反射镜无热化胶层的优化设计

为了实现尺寸为1 200 mm×484 mm的大长宽比长条形空间反射镜的无热装配,减小反射镜面形精度受热应力的影响,本文对环氧胶(GHJ-01(Z))胶层厚度对反射镜面形的影响及胶层在静、动力学载荷下的应力进行了研究。首先,介绍了现有的几种基于胡克定律推导的无热粘结厚度方程及其假设条件,并推导了带有锥度的背部盲孔反射镜无热粘结胶层厚度的方程,得出无热粘结胶层厚度曲线;然后,建立了6种不同胶层厚度的反射镜组件模型并进行了分析与比较。通过分析,在+5℃温升工况下,反射镜胶层厚度为0.07 mm时具有最好的面形精度,其RMS值0.0178λ,其检测方向在自重作用下的面形精度RMS值为0.0173λ,一阶频率为220.17 Hz;最后对胶层无热化设计后的反射镜组件进行了振动试验和粘结剂剪切强度试验,分析与试验表明:反射镜组件一阶频率为216.4 Hz,与有限元分析结果相对误差为1.71%;满足动静态刚度要求;同时,在动力学载荷下该厚度胶层的应力均小于其固化后的抗剪强度,安全裕度为2.46;各项指标满足设计要求。     

激光诱导热光栅光谱测温技术研究

报道了激光诱导热光栅光谱测温技术的研究. 通过两束相干交叉的脉冲抽运光, 在NO₂/N₂混合气中诱导出热光栅, 一束满足布拉格散射条件的连续探测光在交叉区域激励出相干的热光栅信号, 经过空间和光谱滤波的信号光由光电倍增管探测, 并由数字示波器显示和存储. 该信号携带了丰富的流场信息, 通过频域分析, 对气体的温度进行了测量, 热光栅光谱技术测量的温度与热电偶温度符合得很好. 同时还利用热光栅光谱技术进行了气体声速的直接测量, 在一定的温度范围内, 测量结果与理论曲线基本一致, 显示了该技术具有较高的测量精度与多参数同时测量的能力. 对影响信号波形的因素进行了分析, 结果表明, 热光栅光谱测温技术在高压强环境下应用具有独特的优势, 是一种应用前景广阔的激光燃烧诊断技术.     

航天器热电偶检测系统的设计与实现

热电偶测温广泛应用于航天器真空热试验的温度测量中,目前对于航天器总装阶段的热电偶实施没有一种快速有效的方法进行正确性验证。传统依靠人手触摸测点观察热电偶阻值变化方法的存在一定的局限性,为了提高热电偶检测的准确性和有效性,设计了一种便携式的热电偶检测系统,实现了对热电偶短路、开路和粘贴位置正确性的检测。基于MAX31855的温度采集模块可以快速采集和显示热电偶温度,加热模块的出风口温度控制和加热温度限制能够保证检测过程中航天器的安全性。实际测试表明,该系统具备在现场灵活对航天器表面热电偶进行检测的能力,测试效率高,具有很高的实用性。     

镀层式同轴热电偶数据处理方法研究

同轴热电偶热流传感器进行热流测量是风洞试验热流测量的一种非常重要的手段.应用二维轴对称热传导理论,结合横向传热影响、表面温升对热流的耦合影响、流场建立初始阶段来流对传感器表面温升的影响等因素,为激波风洞同轴热电偶热流传感器的数据处理方法建立了两套方案,为进一步提高测热精度提供了技术途径.     

EAST 6MW/4.6GHz低杂波系统天线温度测量设计

为了实现对低杂波系统天线的保护需要测量天线温度,根据天线的特征,选择了K型热电偶作为测量工具,使用快速温度巡检仪采集8路热电偶信号,温度数据由软件远程读取显示;为了克服托卡马克带来的电磁干扰,测量回路使用了光纤通信的方法。结果表明,这种方式能够准确实时地反映出天线温度变化,为日后开展天线热保护工作奠定了基础。     

基于EEMD-MRA方法的LIBS信号处理研究

LIBS技术优点众多,但由于光谱噪声干扰和基体效应等因素,影响了分析的准确度^[1]; EEMD方法能清晰的将LIBS信号中的不同特征成分自适应的分解开来。MRA方法能够补偿元素信号之间的互干扰,可进一步提高LIBS信号的准确性。通过自行搭建的测试系统获得了标准样品的原始信号,使用EEMD-MRA方法进行处理后,元素浓度曲线的决定系数R²得到了极大的提高,大大的提高数据的准确性,为LIBS信号的处理提供了一种全新的方式。     

反射率测量中的热辐射影响及其消除方法

反射率测量过程中,被激光加热的材料发出热辐射光,对探测器测量存在明显干扰,给测量结果带来了较大误差,该现象普遍存在于以往的测试工作中。通过深入分析热辐射特性,在反射率测量装置中加入透过波长不同于加载激光波长的探测器,探测热辐射在该透过波长下的光强信号,并利用比对法消除了反射率测量过程中的热辐射干扰,使高温段的反射率测量精度得到较大提高。     

反射率测量中的热辐射影响及其消除方法

 反射率测量过程中,被激光加热的材料发出热辐射光,对探测器测量存在明显干扰,给测量结果带来了较大误差,该现象普遍存在于以往的测试工作中。通过深入分析热辐射特性,在反射率测量装置中加入透过波长不同于加载激光波长的探测器,探测热辐射在该透过波长下的光强信号,并利用比对法消除了反射率测量过程中的热辐射干扰,使高温段的反射率测量精度得到较大提高。     

超声波电源中数字鉴相器设计

超声波电源系统中电压电流相位差测量精度影响着换能器振幅稳定性以及系统工作效率。目前基于异或门原理,采用分立数字芯片实现鉴相的方案,存在信号调理电路复杂、线性范围小、精度低等问题。为提高电压电流鉴相精度,该文提出了一种数字鉴相器设计。该数字鉴相器采用正交解调原理鉴相,并使用坐标旋转数字算法在FPGA上实现了鉴相器的设计,简化了电路,减少了杂散信号的干扰。经过Modelsim仿真测试表明在30 dB信噪比条件下鉴相误差为0.21°,最后经过实验测试,数字鉴相器鉴相最大误差绝对值为0.256°,提高了测量精度。     

通信电台带外连续波强场辐照重启效应分析

通过对开关电源及通信电台进行带外连续波强场干扰试验,发现带外强场干扰会使电台重启。其主要原因是带外连续波干扰导致开关电源输出电压下降,当供电电压下降到一定程度时,电台关闭。取消干扰,开关电源又能正常工作,电台会自动启动。以开关电源和通信电台作为受试设备,其对20~100 MHz频率范围内的连续波干扰的敏感程度不同,对70 MHz左右的干扰频率最为敏感,而70 MHz的半波长恰好与线缆长度相近,说明线缆是干扰的主要耦合通道。电台作为用频装备,在干扰试验中对敏感频点和临界干扰场强的影响并不明显,主要是因为电台的机壳对20~100 MHz的干扰屏蔽效果较好,所以不会影响试验结果,将电台替换为50 负载,试验规律相同。干扰在20~100 MHz频率范围内,通过对开关电源的输出线和输入线分别屏蔽的干扰试验可知,输出线相比于输入线更容易引入干扰,并且电台与电源共地,能够提高一定的抗干扰能力,但受试设备的敏感规律不变,电台浮地会大大降低临界干扰场强。     

通信电台带外连续波强场辐照重启效应分析

通过对开关电源及通信电台进行带外连续波强场干扰试验,发现带外强场干扰会使电台重启。其主要原因是带外连续波干扰导致开关电源输出电压下降,当供电电压下降到一定程度时,电台关闭。取消干扰,开关电源又能正常工作,电台会自动启动。以开关电源和通信电台作为受试设备,其对20~100 MHz频率范围内的连续波干扰的敏感程度不同,对70 MHz左右的干扰频率最为敏感,而70 MHz的半波长恰好与线缆长度相近,说明线缆是干扰的主要耦合通道。电台作为用频装备,在干扰试验中对敏感频点和临界干扰场强的影响并不明显,主要是因为电台的机壳对20~100 MHz的干扰屏蔽效果较好,所以不会影响试验结果,将电台替换为50 负载,试验规律相同。干扰在20~100 MHz频率范围内,通过对开关电源的输出线和输入线分别屏蔽的干扰试验可知,输出线相比于输入线更容易引入干扰,并且电台与电源共地,能够提高一定的抗干扰能力,但受试设备的敏感规律不变,电台浮地会大大降低临界干扰场强。     

Analytical theory of DC SQUID with a resistively shunted inductance driven by thermal noises

An analytical expression for the stationary probability distribution of the DC superconducting quantum interference device (SQUID) with a resistively shunted inductance driven by thermal noise is derived from the two-dimensional Fokker—Planck equation. The effects on the SQUID characteristics subject to a large thermal fluctuation with a noise parameter Γ>0.20 are discussed by taking into account the thermal noise in the accuracy of numerical simulation. This theory is valid for a reduced inductance β≤1. The analytical formulae for the SQUID characteristics, e.g. the circulating current, the average voltage and the voltage modulation, are obtained and discussed. The theory shows that the voltage modulation increases with the shunted inductance more efficiently for a large inductance parameter β and small fluctuation parameter Γ.     

单极随钻声波测井换能器感知信号类型的研究

为了认识测量信号所对应的力学类型及相应类型的钻铤波在钻铤内的分布,该文将理论模拟的随钻声波测井波形与实验波形进行对比。与前人单独考虑压电效应或井孔传播效应不同,该文模拟单极随钻声波测井响应时,将发射器、接收器、光滑钻铤和井孔结构作为一个整体,采用有限元法计算模拟了电压源激励下接收器记录的声压信号和位移信号。将模拟的声压波形与电压信号进行比较,发现二者的钻铤波与斯通利波相对幅值相差较大,而模拟的径向位移波形更接近电压信号。进一步比较理论波形与小模型井内实验测量到的电压信号,证实电压信号更接近位移信号而与声压信号差异明显。这表明当钻铤光滑时,单极随钻声波测井换能器感知的主要是径向位移信号。研究还表明声压信号中的钻铤波能量主要集中在钻铤内壁,径向位移信号中的钻铤波能量主要集中在钻铤外壁。     

Bulk-edge coupling in the non-Abelian nu=5/2 quantum hall interferometer

Recent schemes for probing non-Abelian statistics in the quantum Hall effect are based on geometries where current-carrying quasiparticles flow along edges that encircle bulk quasiparticles, which are localized. Here we consider one such scheme, the Fabry-Perot interferometer, and analyze how its interference patterns are affected by a coupling that allows tunneling of neutral Majorana fermions between the bulk and edge. While at weak coupling this tunneling degrades the interference signal, we find that at strong coupling, the bulk quasiparticle becomes essentially absorbed by the edge and the intereference signal is fully restored. Furthermore, we find that the strength of the coupling can be tuned by the source-drain voltage.     

Imaging electron interferometer

An imaging interferometer was created in a two-dimensional electron gas by reflecting electron waves emitted from a quantum point contact with a circular mirror. Images of electron flow obtained with a scanning probe microscope at liquid He temperatures show interference fringes when the mirror is energized. A quantum phase shifter was created by moving the mirror via its gate voltage, and an interferometric spectrometer can be formed by sweeping the tip over many wavelengths. Experiments and theory demonstrate that the interference signal is robust against thermal averaging.