利用地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法

针对导航控制系统对姿态测试技术多元化、新型化和低成本的要求, 提出了一种基于地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法. 首先, 根据地球红外辐射的产生机理, 结合红外辐射在大气中的传播规律, 建立了地球红外辐射模型. 然后, 分析了旋转飞行体的运动特征, 构建了红外传感器的测量模型. 为了探索红外传感器的输出信号与旋转飞行体的姿态信息之间的内在联系, 研究了不同姿态角和视场角下的传感器输出信号特征. 最后, 为了提高旋转飞行体的姿态测试精度, 设计了基于三轴红外传感器的扩展卡尔曼滤波算法来估计姿态角和横滚角速度. 结果表明: 利用地球红外辐射场进行姿态测试的方法有效可行, 俯仰角估计误差在±0.1°, 横滚角估计误差在±0.05°, 横滚角速度估计误差在±1 rad/s. 该姿态测量方法简单有效, 能够满足旋转飞行体的姿态测量要求.     

气垫导轨上运动物体加速度测量方法的改进

利用计数计时测速仪测量气垫导轨上滑块运动的加速度,其测量精度直接依赖于2个光电门之间距离的测量,而在实验中该距离的测量往往不易达到很高的精度,致使加速度的测量精度不高.对计数计时测速仪的电路和单片机程序稍加修改,使之能测出滑块从一个光电门运动到另一个光电门所需时间,就无需测量2个光电门之间的距离,因而提高了加速度的测量精度,节约单片机的资源并缩短运行时间.     

自由活塞斯特林发动机活塞位移测量

自由活塞斯特林发动机活塞往复振动位移对研究发动机特性具有重要意义,然而该类发动机活塞位于高压封闭腔体内且结构较为紧凑,其活塞往复振动位移难于直接进行测量。加速度传感器具有尺寸小、安装方便和工作稳定等特点,提出了采用加速度传感器测量活塞位移的方法。根据加速度传感器测量位移的原理,建立了一套加速度传感器测量自由活塞斯特林发动机活塞位移的标定试验系统,以位移传感器为基准测试并分析了不同活塞振幅和不同振动频率下加速度传感器测量位移的误差大小。实验结果表明,在活塞振幅小于8 mm,振动频率大于20 Hz条件下,加速度传感器测量位移的误差小于5%。因此加速度传感器可以用于测量自由活塞斯特林发动机的活塞往复运动位移。最后成功把加速度传感器测量的自由活塞斯特林发动机活塞振动位移用于发动机循环指示功的实验研究。     

基于衍射微透镜的光学加速度传感器设计

提出了一种基于菲涅耳衍射微透镜的新型光学加速度传感器,它能够解决导航系统中惯性传感器普遍存在的抗电磁干扰和电磁冲击能力差等缺陷。其传感原理是把一个反光膜平行地置于衍射微透镜的后方,加速度的变化会改变反光膜的位置,根据微透镜前方会聚点处光强的变化,感知加速度的大小。介绍了传感器及其动力学系统的工作原理,并对衍射微透镜和动力学系统的微弹性机械结构进行了设计和加工,最后对传感器的性能和误差进行了分析。原理验证性实验的结果表明这种新型光学加速度传感器的原理正确,并且结构简单,灵敏度高。     

基于弯曲伸张结构的光纤光栅传感研究

以民用工程结构如桥梁、大坝、高层建筑的健康检测为背景, 采用光纤光栅传感器实现对结构性能的实时监测和诊断, 及时发现结构的损伤以评估结构的安全性. 提出了一种可用于光纤光栅传感的新型弯曲伸张弹性敏感结构, 可实现对压力、应变以及加速度的准确测量. 对该结构弯梁腹部处的应变进行了理论分析和实验验证, 结果表明弯梁腹部处各点的应变与该弯曲伸张结构在竖直方向上所受压力、应变以及加速度大小成线性关系. 其最大的优点是同样灵敏度下体积小, 在井下等横向尺寸受限、又要测量纵向加速度的情况下, 梁式传感结构很可能无法使用, 该新型弯曲伸张型弹性敏感结构可作为弹性元件用于光纤光栅压力、应变、称重以及加速度传感器的设计.     

有尾焰动力飞行体电磁脉冲效应数值分析

 利用时域有限差分方法分析了动力段飞行体的等离子体高温尾焰对飞行体电磁脉冲效应的影响。计算结果表明：尾焰的存在极大地改变了飞行体蒙皮上感应电流密度的波形及分布;带尾焰飞行体感应皮电流密度不同于无尾焰时的情况;飞行体蒙皮感应电流密度的波形为衰减振铃信号波形,振铃周期等于电流波在整个飞行体和尾焰长度上流动两次的时间。     

激光加速度传感器的理论研究

提出了一种新型加速度传感器的设计理论。该传感器设计以角锥棱镜作为惯性摆，利用光学干涉原理，可以实现对运动物体的二维加速度测量。对该传感器进行了系统的理论研究，给出了二维加速度激光传感器设计参量选取的一般规律，并给出了实验的初步结果。     

跟踪高加速目标的光测仪器中用的消象旋转系统

随着反弹道武器的高速发展,其加速度已超过150g,这样,在相当短促的时间和倾斜的地区内,利用现有的光测跟综装置实现跟综是不可能的。因此必须寻找新的途径来完成对超高速飞行体的跟综。国外已研制出一种新的跟踪系统,该仪器的大部分是保持静止的,仅利用可转动的平面反射镜来执行对目标的高速跟综。在国内目前尚没有这样的高速跟综系统。     

设计一种新型电容式加速度测量仪

设计了一种可测量加速度的变极板间距式的差动电容传感器的测量仪。该测量仪的核心是传感器和测量电路部分:从力学上可以看成是一个质量弹簧阻尼系统。其工作过程为传感器感受力后产生加速度,运动质量块由于惯性力而拉动弹簧产生形变,使两个电容发生变化;测量电路部分,是一差动脉宽调制电路,根据测量上述电容的变化情况,推导出加速度。该测量仪是一种便捷的利用电容测量加速度的仪器。     

多普勒加速度测量的数字相关鉴相算法

针对激光多普勒加速度测量系统信号信噪比较差的问题,提出了一种采用数字相关鉴相算法进行加速度解调的方法。使用数字相关鉴相算法计算激光多普勒加速度测量系统中两路干涉信号的相位差,再由相位差的变化率来计算目标加速度,从而实现运动物体加速度的连续测量。仿真结果表明:该算法在信噪比为20dB时,加速度测量的误差为0.135m/s~2,分辨率为7.3×10~(-3) m/s~2。搭建了激光多普勒加速度测量系统,对压电陶瓷振荡器的加速度进行测量,加速度的测量误差为0.13m/s~2。测量结果表明,该算法能够有效减少随机噪声的干扰,提高加速度的测量精度。     

光纤非接触加速度计

介绍一种新型光纤接触加速度。入射激光经长短不同的两光纤，在两个不同的时间对物体同一点的速度取样，由物体返回的光束经偏振光实现长短光路互易成近于等光程干涉，利用外差技术测量多普勒频差得到物的加速度值。     

用光电门测物体加速度的两类偏差分析

光电门是高中物理实验中常用来测量物体瞬时速度的一种仪器,其原理是用一段位移内的平均速度来近似代替物体的瞬时速度,进而可以测物体运动的加速度.这种代替有时过于粗糙,将造成加速度测量的偏差甚至错误.文章就时间的不精确和位移的不精确展开讨论,分析了两类偏差的成因.     

改进的CS-UKF加速度方差自适应跟踪算法

针对基于当前统计模型的状态噪声协方差阵中的加速度方差调整方法对一般机动目标、非机动目标跟踪精度差的问题,研究其改进方法;在建立机动目标当前统计模型离散状态方程和雷达导引头离散观测方程的基础上;利用雷达导引头测量信息和位置预测值之间的扰动对加速度方差进行调整,提出了改进的加速度方差自适应调整无迹卡尔曼滤波跟踪算法;数字仿真验证了该算法对非机动目标、一般机动目标以及高机动目标均具有良好的跟踪效果。     

光纤多轴应变计

本文介绍了一种用于应变测量的新型元件——光纤多轴应变计。这种元件的测量原理与以往的金属敏感栅测量原理截然不同，测量部分为光信号调制，具有灵敏度高、不受电磁干扰、耐高温、传输距离远等特点。本文对这种应变测量元件做了理论上的分析及实验研究，确定了光纤多轴应变计的测量方案，从而得到点的应力状态。文中还介绍了应变计的测量电路和温度补偿方法。对于这种新型光学应变计来说，作者对其性能与电阻应变片做了初步比较与探讨，这项工作还将继续下去。     

空气加热器振动信号的测量与处理研究

针对火箭发动机试验中某加热器振动信号的测量和处理问题,首先在加热器某测点上冗余配置了两种不同型号的加速度计,完成了其振动加速度信号的测量;之后,基于MATLAB编程方法实现了加热器振动加速度信号消除趋势项和平滑预处理,通过对两种预处理结果的比较分析,得到了最终合理的振动加速度信号;最后,将振动加速度信号进行了频域二次积分解析运算,得到了其振动位移量信号;试验结果验证了信号测量的可靠性和处理结果的有效性和准确性,从而为加热器振动状况的分析提供了全面、可靠、准确的数据依据。     

精密离心机动态半径的定位测量技术研究

精密离心机动态半径是影响精密离心机输出加速度精度的主要参数。对于高精度精密离心机的研制,必须对动态半径进行精密测量,并将测量结果作为补偿分量加入到精密离心机输出加速度修正数学模型中,以获得精确的加速度信号,同时为精密离心机输出加速度的精确评定奠定基础。本文介绍了精密离心机动态半径的外基准定位测试技术,包括多个定位平台的定位测试技术论证、测试系统配置等。该方法已应用于某高精度精密离心机动态半径测量中,实测结果表明,采用这种测量方法,动态半径的测量标准差为σ=0.21μm,其测量精度满足高精度精密离心机研制的技术指标要求。     

二级轻气炮弹丸速度过程测量实验技术

轻气炮弹丸在膛内的速度、加速度及弹底压力是轻气炮及发射系统设计的关键参数，实验测量这些参数对完善内弹道理论、研究新型轻气炮以及对常规武器进行校验等有着非常重要的指导意义。     

科里奥利加速度的定量测量

本文介绍的实验，能定量地测量科里奥利加速度．所用的实验装置简单，易于操作．用一个普通的实验装置和一个火花计时器就可记录运动物体相对于旋转参照系的随时间连续变化的位置．直接根据平均速度和平均加速度的矢量定义，用简单的图解法，对实验数据作出分析就可直接得到轨道上每点处的科里奥利加速度矢量，并可明显地验证科里奥利加速度的关系式．     

基于转动惯量平台与智能手机的教研实验探究

文章基于"测量刚体转动惯量实验"的原理,利用苹果手机内置Bosch加速度传感器与陀螺仪作为测量工具,进行了手机转动惯量与科氏加速度的计算与测量,模拟计算了手机的运动轨迹。利用Python语言编写加速度测算程序,画出了手机三维加速度随时间的变化关系。之后将其内部数据导入到Matlab软件中进行中值滤波以及卡尔曼滤波处理,将其用于手机震动、晃动等因素产生的噪声滤出,最后通过数据处理得出各测量物理量的实际值与理论值进行比对,表明此种实验方法大大提高了精确度。利用手机内置传感器代替了传统的实验器材,用于大学物理实验不失为一种现代化教学的辅助方法。     

动力飞行体电磁脉冲效应数值分析

 利用时域有限差分方法模拟了在不考虑等离子体高温尾焰情况下,电磁脉冲与动力飞行体的相互作用。计算结果表明：在入射电磁脉冲的作用下, 飞行体蒙皮上将感应很大的皮电流; 感应电流密度的波形为衰减振铃信号波形,振铃周期等于电流波在整个飞行体长度上流动两次的时间;感应皮电流密度分布的特点是飞行体两端电流密度小,中部大。