基于侧扫声纳的船舶吨位测量技术研究及应用

在自动化测量技术迅速发展的今天,国内外对船舶吨位的测定却主要依据船舶图纸及证件,存在着诸多弊端。为解决上述问题,本文在对侧扫声纳成像原理分析后,认为侧扫声纳对水面目标同样可以成像,设计了利用侧扫声纳测量内河航道过闸船舶实载总吨位的测量方案。为了对测量方案进行验证,本文使用Starfish 450F型侧扫声纳于常州魏村船闸开展实地测量实验,所得理论计算结果与实际丈量结果误差较小,证明了本文提出的船舶吨位测量技术的可行性,对船舶吨位自动化测量的实现具有一定的价值。     

大功率单脉冲超声信号发生器的设计

为了提高探伤深度,实现混凝土大坝等散射强介质的超声检测,本文提出了一种成本低,小体积,结构简单的大功率单脉冲超声信号发生器,并给出了原理电路设计。所述装置利用控制电容充放电经脉冲变压器产生瞬时高压脉冲的新思路,克服了过去由于信号幅度限制功率上不去的困难。经实验验证该装置与现有的单脉冲信号发生器相比,探伤深度得到了很大提高,可用于混凝土结构构建的超声探伤。     

气相爆轰波在分叉管中传播现象的数值研究

数值研究气相爆轰波在分叉管中的传播现象.用二阶附加半隐龙格-库塔法和5阶WENO格式求解二维欧拉方程,用基元反应描述爆轰化学反应过程,得到了密度、压力、温度、典型组元质量分数场及数值胞格结构和爆轰波平均速度.结果表明:气相爆轰波在分叉管中传播,分叉口左尖点的稀疏波导致诱导激波后压力、温度急剧下降,诱导激波和化学反应区分离,爆轰波衰减为爆燃波(即爆轰熄灭).分离后的诱导激波在垂直支管右壁面反射,并导致二次起爆.畸变的诱导激波在水平和垂直支管中均发生马赫反射.分叉口上游均匀胞格区和分叉口附近大胞格区的边界不是直线,其起点通常位于分叉口左尖点上游或恰在左尖点.水平支管中马赫反射三波点迹线始于右尖点下游.分叉口左尖点附近的流场中出现了复杂的旋涡结构、未反应区及激波与旋涡作用.旋涡加速了未反应区的化学反应速率.反射激波与旋涡作用并使旋涡破碎.反射激波与未反应区作用,加速其反应消耗,并形成一个内嵌的射流.数值计算得到的波系演变和胞格结构与实验定性一致.     

北京大学DC-SC光阴极注入器的升级设计

 基于直流电子枪-超导加速腔（DC-SC）光阴极注入器样机的初步实验结果,北京大学提出了新的注入器的改进设计。新注入器核心结构包括皮尔斯枪和3+1/2超导腔。文章给出了它们的详细结构参数,然后采用程序,对注入器的束流动力学进行了模拟。结果发现：新注入器可以提供具有高束流品质、高平均流强的电子束,束团的电荷量100 pC,横向发射度低于2 mm·mrad,脉宽5 ps,rms束斑可达0.5 mm,重复频率81.25 MHz;也可以提供电荷量为300 pC低重复频率的高峰值流强的电子束,其横向发射度小于3 mm·mrad,脉宽约为9 ps,以满足北京大学自由电子激光（PKU-FEL）实验平台的要求。     

基于远场的拼接光栅压缩池的设计

 利用傅里叶光学方法得到了失调拼接光栅压缩池输出光束的远场振幅表达式,建立了分析拼接光栅的各种误差的理论模型,得到了拼接误差对脉冲的影响是附加相位延迟和角度偏转。在要求远场的一倍衍射极限区域的积分能量分布达到理想情况下的90％的条件下,对于含有口径为40 cm、脉宽为0.1~10 ps脉冲的系统进行分析并分别得到了各种误差的容限。     

克尔介质中超连续谱的产生与自聚焦的抑制

 从（3+1）维非线性薛定谔方程出发,理论上分析了超短脉冲频谱展宽与自聚焦的影响因素。分析得出：通过改变泵浦光的功率和光束口径,可以实现光谱的极大展宽并避免自聚焦成丝。数值模拟了小口径强泵浦光束在BK7玻璃中的传输过程并进行了实验验证。模拟结果显示在超连续谱产生的同时小尺度调制被完全抑制。实验结果表明：降低泵浦光功率,使光束不会因为全光束自聚焦而发生塌陷,同时还能控制除自聚焦外的其它非线性效应,进而改善近场光束质量。由于自相位调制是超短超强脉冲产生超连续谱的重要机制之一,需要维持传输过程中的泵浦光功率,由此最佳的入射光功率应选在全光束自聚焦功率阈值附近。     

ICF空心微球靶传热的有限元分析

 为分析冷冻靶丸外部温度场，应用ANSYS软件对ICF空心微球靶的热传递进行了有限元分析。建立了单元传热的几何物理模型，靶丸微球呈空间均匀分布，计算区域由三个同心球壳组成，分别为液体层、靶丸壳层以及氦气层，氦气层厚度为球壳层厚度的7倍。模型左右两边界设为绝热边界条件，采用智能自动划分网格,设定参数为3，单元类型为三角形。模拟表明，在靶丸工作温度为24 K的情况下，为保持靶丸气泡受力平衡，自洽得到靶丸内部温度梯度为14.02 K/cm，以此求解出所施加的外部温度场为7.758 K/cm。将计算值与现有的实验结果进行了比较，模拟结果与国外实验值(8.2 K/cm)吻合得较好。     

伪随机编码超宽带短脉冲的探测能力研究

 为进行弱信号检测,研究在脉冲雷达中获得大信号时间宽度与信号带宽积的方法,利用伪随机编码方法调制超宽带短脉冲,可以在保持子脉冲信号带宽的情况下,以低功率发射长脉冲串类噪声信号,而提高信号的能量,提高探测距离。通过仿真实验得出,利用伪随机编码技术可以使超宽带信号具有更强的探测能力,可以在回波信号功率水平远远小于噪声水平（如信噪比5%）的情况下实现对探测目标的高保真成像。     

OPCPA系统中光栅对不平行度对脉冲时间波形的影响

 利用光线追迹法和四阶龙格-库塔法分析了光参量啁啾脉冲放大系统中实际展宽器和压缩器所带来的各阶色散,并将其代入放大过程数值模拟了脉冲变化的情况,讨论了压缩器光栅对表面不平行、刻线不平行、信号光强度、泵浦光强度等因素对输出脉冲宽度和时间波形的影响。结果表明,光栅对表面不平行将引起脉冲宽度变大,且光栅顺时针旋转对脉冲宽度和波形影响更大。而光栅刻线不平行时,当仅考虑二阶色散时,夹角为0.8°时脉宽最小,考虑到三阶色散时,夹角为1°脉宽最小,且光栅顺时针和逆时针旋转对脉冲的作用相同。对实际OPCPA系统,当放大晶体材料及长度一定时,尽量调整压缩器光栅平行,信号光强度和泵浦光强度有一最佳值能使输出脉冲宽度达到最小。     

用于快点火研究的超短脉冲的相干合成

 利用傅里叶光学方法，建立了一个基于远场的多束超短脉冲相干合成的理论模型。研究了一个口径为50 cm，脉宽为1 ps的超短脉冲相干合成系统的各种误差对脉冲远场时域和空域特性的影响。结果表明：若要求远场的一倍衍射极限区域的积分能量分布达到理想情况下的90％，该系统的相位延迟误差小于0.63，沿x方向角度误差小于0.37 μrad，沿y方向角度误差小于0.34 μrad；若要求远场叠加脉冲的时域展宽小于25％，系统的剩余啁啾因子应小于1.32(不考虑相位延迟)或1.52(考虑0.63的相位延迟)。