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面向电性能的qtt结构优化与形面协同调整方法研究

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面向电性能的QTT结构优化与形面协同调整方法研究

作者：田雲歌西安电子科技大学

学位级别：硕士

由新疆天文台负责筹建的110米超大口径反射面天线——qtt(Qi Tai Telescope),其建成将成为高频全可动天线世界口径之最,性能将达到世界领先水平,但由于qtt具有大口径、高频率和高指向精度等特点,其主副面形位失配导致天线指向偏差和效... 详细信息

由新疆天文台负责筹建的110米超大口径反射面天线——qtt(Qi Tai Telescope),其建成将成为高频全可动天线世界口径之最,性能将达到世界领先水平,但由于qtt具有大口径、高频率和高指向精度等特点,其主副面形位失配导致天线指向偏差和效率下降的情况尤为突出。论文在国家自然科学基金项目的支持下,以该拟建工程项目为具体研究对象,对面向电性能的qtt结构优化设计和形面协同调整方法进行了研究,目的在于保证qtt电性能的同时,尽一切可能地放松对主面精度的要求,降低其工程实现难度。完成的主要工作和取得的成果如下:***机电耦合模型的建立与求解基于qtt的性能要求与结构特点,构建qtt机电耦合理论模型。首先运用面电流法计算副面散射场,再将副面散射场作为次级馈源参与主面口径场的运算,进而得到反射面天线的远场信息。其次通过分析反射面天线的误差来源与分布特性,计算误差对远场性能产生的影响,构建反射面天线机电耦合模型,并将模型对qtt进行适用。最后通过南山26米反射面天线的试验,验证了模型构建方法的准确性,为后续工作奠定了基础。2.面向电性能的qtt结构优化设计基于qtt的机电耦合模型,对qtt结构进行了优化设计。首先依据qtt的结构特点,通过命令流参数化建模,构建了其结构有限元模型。设计了远场加权参数,构建了以加权后的远场为优化目标,天线结构参数和拓扑变量等为设计参数的结构优化模型。最后通过有限元建模软件与数值分析软件间的数据交互,实现了qtt结构的仿真优化,结果表明经优化后的远场电性能指标满足天线设计要求,证明了所提优化模型的有效性。3.面向电性能的qtt形面协同调整基于qtt的机电耦合模型与结构优化设计方法,对qtt形面协同调整方法进行了研究。首先构建了以电性能为优化目标,主副面协同调整量为设计参数的协同调整模型。之后根据qtt促动器分布特点,分别使用理论计算与仿真分析两种方法,构建了促动器与面板内各点位移的关系。最后通过自主编程实现了优化模型运行,验证了所提协同调整方法的有效性。

关键词： qtt 主副反射面结构优化设计形面协同调整机电耦合

新疆110m射电望远镜(qtt)天线高精度面板结构研制挑战

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中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第5期47卷 2-12页

作者：许谦温浩兴王娜李琳中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学物理科学学院北京100049 新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046

研制满足单面板精度为0.07mm(RMS)的高精度面板,是制造高精度新疆110m射电望远镜(QiTai Radio Telescope,qtt)天线的关键技术之一.qtt基于主动保形技术,为满足天线结构与性能优化需求,在保证面板精度同时面板数量需要控制.天线面板越大... 详细信息

研制满足单面板精度为0.07mm(RMS)的高精度面板,是制造高精度新疆110m射电望远镜(QiTai Radio Telescope,qtt)天线的关键技术之一.qtt基于主动保形技术,为满足天线结构与性能优化需求,在保证面板精度同时面板数量需要控制.天线面板越大面型精度提升越困难,制造高精度大面板将面临严峻挑战.基于蜂窝夹层结构、蒙皮筋条结构,采用改进负压成型工艺,进行了高精度面板成型试验研究,试验结果表明面积小于1.5 m^2面板精度能满足需求,就目前国内工艺水平来看已无法研制更大面积单面板(如5 m^2).为了满足qtt需求,对组合面板结构进行了初探.仿真了采用传统以及过渡子桁架,基于刚性和等柔性支撑两种方式以及采用传统拼接组合面板形式.结果表明采用过渡子桁架方式面板精度、数量能够满足需求,但复杂子桁架结构研制成本高,且造成组合面板重量增加,会导致天线结构设计复杂影响天线性能;传统拼接组合面板结构虽然满足精度需求但其面板数量没有控制在理想范围内.展望了未来提高面板精度需要进一步开展的工作.

关键词：新疆110m射电望远镜 qtt 负压成型碳纤维增强复合材料组合面板

大口径天线主反射面面形快速摄影测量方法研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第1期54卷 65-74页

作者：古丽加依娜·哈再孜汗王娜许谦薛飞中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210033 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, qtt)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机... 详细信息

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, qtt)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机测量反射面上固定靶标点的像素偏移量,并根据像素偏移量与天线反射面法向偏差之间的关系计算出反射面的变形量.通过优化确定了每个测量单元靶标点的数目,分析了面形测量精度影响因素,确定了每个测量单元上不同焦距的两个相机的安装位置和焦距等关键参数.该方法可以提高测量效率和精度,为大口径天线反射面快速测量提供了一种新的解决方案.

关键词： qtt 大口径射电望远镜面形测量摄影测量

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大口径射电望远镜电磁兼容控制方法

中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第9期49卷 91-98页

作者：刘奇王娜刘晔陈卯蒸中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

大口径射电望远镜具有极高的系统灵敏度,其建设及运行过程将引入各类电子设备,电磁干扰的有效控制是射电望远镜科学产出的重要保证.本文结合射电天文台址电子设备电磁兼容性要求,分析了现有射电天文领域及其他领域电子设备的主要电磁兼... 详细信息

大口径射电望远镜具有极高的系统灵敏度,其建设及运行过程将引入各类电子设备,电磁干扰的有效控制是射电望远镜科学产出的重要保证.本文结合射电天文台址电子设备电磁兼容性要求,分析了现有射电天文领域及其他领域电子设备的主要电磁兼容评估标准及存在的不足,考虑到工程实施的可行性,提出大口径射电望远镜电磁兼容控制方法,涉及台址电子设备所在位置干扰电平限值量化方法、电子设备电磁兼容测量方法和测量要求、屏蔽效能测量方法及测量要求、电子设备电磁兼容控制流程等.该电磁兼容控制方法计划应用于新疆奇台拟建的110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai Radio Telescope, qtt),确保qtt拥有良好的电磁兼容性.

关键词：射电望远镜电磁兼容干扰电平限值 qtt

猪5号染色体影响耳面积QTL的因果基因和主效突变位点的初步鉴别

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猪5号染色体影响耳面积QTL的因果基因和主效突变位点的初步鉴别

作者：刘晨龙江西农业大学

学位级别：硕士

耳朵的外形和大小是猪品种的一个重要特征，同时也是影响听力的一个重要因素。人类先天性小耳畸形已有多次报道，但其遗传机理尚不明确。猪作为人类疾病研究的重要模式动物，对猪耳性状遗传机理研究可以为人类耳相关遗传疾病的研究提供... 详细信息

耳朵的外形和大小是猪品种的一个重要特征，同时也是影响听力的一个重要因素。人类先天性小耳畸形已有多次报道，但其遗传机理尚不明确。猪作为人类疾病研究的重要模式动物，对猪耳性状遗传机理研究可以为人类耳相关遗传疾病的研究提供重要的临床借鉴。本研究前期利用白色杜洛克×二花脸F2资源家系，通过QTL定位分析，将影响耳面积的QTL置信区间定位到SSC5上60cM-71cM约11cM处;然后通过增加4个微卫星标记将区间缩短至8.7cM，再利用全基因组高通量60K SNP芯片对资源家系和苏太猪群体进行扫描，通过全基因组关联分析、LDLA分析和IBD分析，最终将QTL区间定位到SSC5上约1.137Mb（32277440bp到33414008bp）区间，该区间包括4个已注释的基因：WIF1、LEMD3、MSRB3和HMGA2。本研究在此基础上利用60K SNP芯片数据将1,029头白色杜洛克×二花脸资源家系F2个体和435头苏太猪个体进行Meta分析，结果将QTL精细定位到DRGA0005608与ASGA0025253标记之间约632.722kb（32804318bp-33437040bp）区间内，关联性最强的SNP是H3GA0016181（P=2.82×10-31），位于MSRB3和HMGA2两个基因的间隔区。本研究对1.137Mb区间内的序列进行生物信息学分析，结果发现了两个重复序列，绝对定量PCR检测结果表明这两个重复序列不存在，可能是由于序列组装错误导致;在已报道的猪全基因组重测序结果中，于MSRB3基因内发现了两个CNV，本研究应用相对定量PCR对不同耳朵大小的中国地方猪种、不同QTL基因型的资源家系个体和苏太猪群体进行CNV检测。结果表明，在中国地方猪种中大耳朵品种个体的CNV普遍存在拷贝数增加，在小耳朵品种中CNV为单拷贝;所有资源家系F0个体的CNV基因型检测结果均符合其QTL基因型，F1检测个体中3号和17号个体CNV基因型不符合其QTL基因型，但其父母都符合，并且这两个个体的17个后代中只有3个个体不符合，检测的18个F2个体中只有3个个体的CNV基因型不符合QTL基因型。精细定位后的632.722kb QTL区间内包含LEMD3、MSRB3、HMGA2这三个基因，为了确定哪个基因是最强的候选因果基因，本研究选取了4窝苏太猪全同胞极端个体进行3个基因的表达分析。结果表明，HMGA2基因的表达量较低，qRT-PCR结果的标准误比较大，而且把4个大耳朵个体和4个小耳朵个体进行比较发现，表达量不符合表型;MSRB3基因和LEMD3基因的表达量与表型不相符合。为了进一步在大规模群体中对这一结果进行验证，本研究共采集了105头苏太猪的RNA耳样，对三个基因全部进行表达分析，然后利用基因的表达量数据进行eQTL定位和qtt分析。结果显示，与HMGA2表达最强相关的SNP32566461位于SSC5：33458644（Sscrofa10.2），处于HMGA2基因内含子上（P=0.015），其他两个基因并未定位到eQTL;qtt分析结果显示，HMGA2（r=0.42，P=0.074）、MSRB3（r=-0.20，P=0.68）、LEMD3（r=-0.35，P=0.22）三个基因的表达量与耳面积大小并未达到显著相关水平。分析CNV基因型与基因表达量二者间的关联性结果显示，HMGA2和LEMD3基因几乎没有相关性，MSRB3基因的相关性较强。根据Meta分析结果、CNV检测结果、基因表达分析结果、eQTL和qtt分析结果基本可以排除LEMD3基因作为因果基因的可能性，MSRB3基因可能是影响耳面积的因果基因，而MSRB3基因内的两个CNV可能是候选因果突变位点，HMGA2暂不能排除作为因果基因的可能性。本研究的结果为后期鉴别猪5号染色体影响耳面积的因果突变位点以及功能验证奠定了前期的工作基础。

关键词：耳面积因果基因 CNV eQTL qtt

射电天文台站干扰信号统计及数据管理方法研究

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射电天文台站干扰信号统计及数据管理方法研究

作者：王利云新疆大学

学位级别：硕士

近年来,科学技术和其他业务的不断发展,导致射电天文台站周围的电磁环境不断的恶化;以及射电望远镜的灵敏度的不断提升,对射电天文台站周围的电磁环境要求不断的提高,导致射电天文业务越来越容易受到干扰。射频干扰可能导致射电望远镜... 详细信息

近年来,科学技术和其他业务的不断发展,导致射电天文台站周围的电磁环境不断的恶化;以及射电望远镜的灵敏度的不断提升,对射电天文台站周围的电磁环境要求不断的提高,导致射电天文业务越来越容易受到干扰。射频干扰可能导致射电望远镜系统饱和或者观测数据受到污染,然而可以通过删除受到污染的观测数据从而减少射频干扰对射电天文观测的影响,但是这种方法会影响有效观测时间。为了保护良好的电磁环境,建立电磁环境监测站可以有效的监测射电天文台站的电磁环境,通过分析监测数据可以了解电磁环境中的干扰信号及其特征,从而缓解射电天文业务受到的干扰。针对qtt射电天文台站电磁环境监测站,本文建立对应的数据管理系统以及数据处理研究方法,有效的管理电磁环境监测站的数据,分析监测数据,具体研究内容如下:1)根据电气和电子工程师协会发布的IEEE Std 181-2011标准,介绍了脉冲信号参数定义;结合实际数据处理,针对瞬态信号进行分析,获取瞬态信号的信号特征。2)基于qtt射电天文台站电磁环境监测站数据分析需求,提出一种宽带频谱序列干扰信号识别及统计方法。根据每组宽带频谱的信号识别的结果对宽带频谱序列进行信号识别、统计,并分析干扰信号特征,为射频干扰缓解提供有效的依据。3)针对qtt射电天文台站电磁环境监测站,建立了监测站数据管理系统。介绍了qtt射电天文台站电磁环境监测站以及电磁环境监测站系统的测试系统、数据存储格式及储存模式。根据分析监测站数据管理需求,建立了对应的数据管理系统。

关键词： qtt 射频干扰数据管理信号识别及统计

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基于分数阶方程的MRI模型研究

基于分数阶方程的MRI模型研究

作者：乐琪华东师范大学

学位级别：硕士

通过分数阶微积分这一来源已久的工具,我们可以拓展整数阶导数到任意阶导数。MRI是当今临床诊断中常用的成像技术,其中在MR的衰减信号的建模中最关键的模型以Bloch方程组为基础。在某些组织器官中,MR信号的衰减受水分子的扩散运动影响很... 详细信息

通过分数阶微积分这一来源已久的工具,我们可以拓展整数阶导数到任意阶导数。MRI是当今临床诊断中常用的成像技术,其中在MR的衰减信号的建模中最关键的模型以Bloch方程组为基础。在某些组织器官中,MR信号的衰减受水分子的扩散运动影响很大,使用Bloch方程组不能很好地描述信号的衰减。此时可以在Bloch方程组的基础上加上Torrey扩散项进行建模,改进后的方程组一般被称作为Bloch-Torrey方程组。为了能够获得更加准确的医疗图像,已经有研究者将Bloch方程组以及Bloch-Torrey方程组从经典的整数阶向分数阶的拓展,并且通过许多研究表明了无论是Bloch方程组或是Bloch-Torrey方程,基于分数阶方程的模型与基于整数阶方程的模型存在差异,并且这些差异很可能为更加准确MRI成像提供新的思路以及对应的理论基础。本文主要涉及两个研究内容,分别是对分数阶Bloch方程组的数值解的研究,与对分数阶Bloch-Torrey方程组的数值解的研究。首先,介绍了两个用在分数阶偏微分方程数值求解中的有限差分格式,其次,利用这两个格式对分数阶微分方程组进行数值求解。再次,我们利用qtt分解改写这两个数值格式,推导出求解分数阶Bloch方程组以及分数阶Bloch-Torrey方程组的qtt格式。最后,我们通过一系列数值实验,重点基于空间上达到二阶精度的格式,考察了分数阶Bloch方程组数值解以及分数阶Bloch-Torrey数值解的表现。本文的创新之处在于利用了qtt格式对分数阶Bloch方程组进行数值求解,以及推导了二维分数阶Bloch-Torrey方程组的数值格式,并对一维情形做了数值模拟。

关键词：分数阶Bloch方程分数阶Bloch-Torrey方程 MRI模型数值计算方法 qtt 分数阶导数

基于反射面板间角度反馈的主动面补偿技术研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第9期49卷 56-64页

作者：张惠李国平张勇中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 南京210042 中国科学院大学北京100049

鉴于大型射电望远镜对主动面补偿技术的需求,本文提出了一种新的主动面补偿方法,该方法是建立在已完成面型标定的射电望远镜基础上.在此方法中,任意相邻的两块反射面板的背面都安装有一个角度传感器;当望远镜的反射面完成定标时,此时所... 详细信息

鉴于大型射电望远镜对主动面补偿技术的需求,本文提出了一种新的主动面补偿方法,该方法是建立在已完成面型标定的射电望远镜基础上.在此方法中,任意相邻的两块反射面板的背面都安装有一个角度传感器;当望远镜的反射面完成定标时,此时所有角度传感器被设置成零位;当望远镜正常运行时,角度传感器监测相邻面板间的角度变化量;促动器根据角度传感器的反馈信号完成面型的补偿.文中,首先介绍本文的补偿方法,然后根据此方法完成数学模型的建立,最后以新疆奇台110 m射电望远镜(qtt)为例说明本文方法所能达到的精度.本文方法的优势是补偿系统简单、响应速度快、可对任意时刻面型进行估计和补偿.

关键词：主动面面型补偿面型精度射电望远镜 qtt