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基于微型槽和充氦气的惯性平台散热效果分析

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 219-225页

作者：徐峰涛王汀张凯中国运载火箭研究院北京100076 北京航天控制仪器研究所北京100039

惯性平台系统温度过高和剧烈变化是影响惯性导航系统导航精度的重要因素。为提升惯性平台系统的散热能力,提出了基于微型槽和充氦气的改进散热方法,并对散热效果进行分析。以某平台系统结构为对象,根据惯性平台系统传热机理,分析了当前... 详细信息

惯性平台系统温度过高和剧烈变化是影响惯性导航系统导航精度的重要因素。为提升惯性平台系统的散热能力,提出了基于微型槽和充氦气的改进散热方法,并对散热效果进行分析。以某平台系统结构为对象,根据惯性平台系统传热机理,分析了当前惯性平台散热能力较差的原因。针对微型槽增大面积、填充氦气等散热方法开展数值仿真分析,并通过缩比样件的散热实验进行验证。实验结果表明,在强迫对流的基础上将两种方法结合使用,可使平台温度较改进前降低9.7℃,有效证明了两种散热方法的可行性及散热效果,为后续惯性平台系统的热设计提供指导。

关键词：惯性平台温度场数值仿真热设计

面向动态环境的紧耦合视觉惯性SLAM改进算法

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计算机工程与应用 2024年

作者：郭瑞奇修睿孙勇毛喆北京航天控制仪器研究所

SLAM(simultaneous localization and mapping)是无人载体实现自主导航定位的关键技术。针对传统视觉SLAM系统在动态场景下导航定位精度低的问题，在视觉SLAM系统的基础上引入惯性传感器(Inertial Measurement Unit)。在ORB-SLAM3系统... 详细信息

SLAM(simultaneous localization and mapping)是无人载体实现自主导航定位的关键技术。针对传统视觉SLAM系统在动态场景下导航定位精度低的问题，在视觉SLAM系统的基础上引入惯性传感器(Inertial Measurement Unit)。在ORB-SLAM3系统的基础上设计了一种面向动态环境的视觉惯性SLAM系统。首先提出一种基于向量场一致性(Vector Field Consensus)的稀疏光流法来追踪图像的特征点并计算基础矩阵，然后分别利用光流对极几何约束和惯性传感器信息计算特征点的动态概率，最后提出一种联合的动态特征检测方法计算特征点的总动态概率并将动态概率大于阈值的特征点进行剔除，在SLAM系统的前端实现了视觉信息与惯性运动信息的紧耦合。在数据集上的试验结果表明该视觉惯性SLAM改进算法有良好的性能表现。

关键词：同时定位与地图创建(SLAM) 视觉惯性紧耦合动态环境向量场一致性 ORB-SLAM3

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一种对高速运动目标的单光子测距方法

激光与红外 2024年第3期54卷 373-379页

作者：刘祖迪崔国栋潘康立罗辉韩隆华北光电技术研究所北京100015 北京航天控制仪器研究所北京100854

作为一种前沿的激光探测技术,单光子激光测距技术已成功应用于月球测距、卫星测距和地面测高等领域。然而,单光子测距在机载空对空、地对空平台上对高速运动目标进行跟踪测距时,回波光子落在不同的时间窗,导致直接计数无法有效提取信号... 详细信息

作为一种前沿的激光探测技术,单光子激光测距技术已成功应用于月球测距、卫星测距和地面测高等领域。然而,单光子测距在机载空对空、地对空平台上对高速运动目标进行跟踪测距时,回波光子落在不同的时间窗,导致直接计数无法有效提取信号的问题仍需解决。针对空对空条件下单光子激光测距的应用需求,基于时间相关光子计数技术设计一种适用于全天时、宽时域、多噪声条件下对高速运动目标的单光子测距方法。该方法采用阵列单光子探测器和相邻时间窗相关统计多帧处理算法提取激光回波光子信号,并在Matlab平台上对算法进行仿真实验,使用多元阵列单光子探测器实现最大测程百公里以上、背景噪声计数率约为5 MHz、单脉冲回波光子计数平均值为1条件下的回波光子信号提取。该方法能够克服传统单光子探测只能对准静态目标测距,只能在小接收视场和小波门范围等弱背景噪声及目标轨迹可预测条件下应用的限制,将单光子探测由只能固定平台夜晚对准静态目标测距推广至通用平台全天时对高速运动目标测距。

关键词：单光子激光测距时间相关光子计数技术高速运动目标相关统计

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工程化硅微谐振加速度计设计与实现

传感器与微系统 2024年第4期43卷 112-114,118页

作者：高乃坤刘福民徐杰高适萱王学锋阚宝玺北京航天控制仪器研究所北京100039

提出一种基于MEMS敏感结构芯片与专用集成电路芯片(ASIC)集成封装的硅微谐振加速度计设计方案。敏感结构主要包括敏感质量块、一级微杠杆放大结构和双端固定音叉谐振器。整体结构采用左右差分对称布局,实现器件高灵敏度。敏感结构芯片... 详细信息

提出一种基于MEMS敏感结构芯片与专用集成电路芯片(ASIC)集成封装的硅微谐振加速度计设计方案。敏感结构主要包括敏感质量块、一级微杠杆放大结构和双端固定音叉谐振器。整体结构采用左右差分对称布局,实现器件高灵敏度。敏感结构芯片基于全硅晶圆级封装工艺,实现敏感结构芯片的低应力与批量化加工。敏感结构芯片与ASIC芯片采用堆叠式集成封装,实现器件的小型化与低功耗。所设计加速度计的谐振频率约为18.2 kHz,量程为±20 g_(n),标度因数为216 Hz/g_(n),标度因数稳定性为5×10^(-6),零偏稳定性为6.5μg_(n)(1σ,10 s)。所提方案实现了器件的小型化、低功耗与集成化。

关键词：硅微谐振加速度计差分检测集成封装

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亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

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物理学报 2024年第3期73卷 357-369页

作者：黄一帆邢阳光沈文杰彭吉龙代树武王颖段紫雯闫雷刘越李林北京理工大学光电学院北京100081 北京卫星环境工程研究所北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京宇航系统工程研究所北京100076

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级... 详细信息

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

关键词：太阳极紫外光学设计成像光谱仪超环面变线距光栅

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基于等效结构应力法的高强钢焊接结构低温主S-N曲线

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船舶力学 2024年第4期28卷 571-581页

作者：高杰鞠晓臣左照坤赵欣欣段梦兰中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249

现有的疲劳S-N曲线已不再适用于北极的低温环境,为了评估北极海洋工程设备材料的低温疲劳寿命,有必要建立金属结构尤其是焊接结构的低温疲劳S-N曲线。本文基于等效结构应力法,计算出Q690高强钢管环焊缝的主S-N曲线,并通过共振疲劳试验... 详细信息

现有的疲劳S-N曲线已不再适用于北极的低温环境,为了评估北极海洋工程设备材料的低温疲劳寿命,有必要建立金属结构尤其是焊接结构的低温疲劳S-N曲线。本文基于等效结构应力法,计算出Q690高强钢管环焊缝的主S-N曲线,并通过共振疲劳试验对该方法进行了验证。在此基础上,结合大量的高强钢焊接结构试验结果,将温度敏感因子c引入到低温疲劳主S-N曲线的推导中,首次建立了基于低温金属焊接结构的主S-N曲线,并对文献中的疲劳S-N试验数据和ASME中的修正方法进行了对比和验证。结果表明,等效结构应力法能够较准确地计算出焊缝疲劳S-N曲线,推导出的金属焊接结构低温主S-N曲线与试验曲线吻合较好,能够满足低温地区工程要求,可为高强钢焊接结构在北极地区低温环境中的广泛应用提供理论指导。该方法可以为金属焊接结构的低温疲劳研究节省大量的成本,减少非标准试验操作造成的不必要的误差。这对北极海洋工程设备的设计、安全运行和疲劳评估具有重要意义。

关键词：等效结构应力法焊接结构低温主S-N曲线温度敏感系数

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稀土废渣中污染物特性及环境风险分析

中国稀土学报 2024年第1期42卷 168-178,I0006页

作者：郭凤田少囡吴玉锋中国科学院过程工程研究所模块化平台公共仪器中心北京100190 北京工业大学循环经济研究院北京100124

探究了离子型稀土矿开采产生的除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的腐蚀性、组成、物相结构及赋存状态。基于典型稀土废渣的赋存状态及其堆存自然环境,研究了浸泡时间、浸泡液pH值和浸泡温度等因素对其所含铜、锌、铅、镉、镍、总... 详细信息

探究了离子型稀土矿开采产生的除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的腐蚀性、组成、物相结构及赋存状态。基于典型稀土废渣的赋存状态及其堆存自然环境,研究了浸泡时间、浸泡液pH值和浸泡温度等因素对其所含铜、锌、铅、镉、镍、总铬、铍、钡、砷、硒等重金属离子及镝,铒,钆,钬,钕,镨,钐,镱稀土元素的浸出含量的影响,分析和评估了除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的有毒重金属离子浸出毒性和环境风险,为稀土废渣的回收利用和安全处置提供了数据支撑。

关键词：除杂渣酸溶渣熔盐渣浸出毒性环境风险稀土

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水下声学导航网络节点区域最优布局方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 282-289,313页

作者：王永召赵杨陈伟刘猛天津航海仪器研究所天津300131 31529部队北京100042 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制... 详细信息

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制节点间距在最大间距,以实现导航网络节点的自动化最优布局。考虑海底地形遮挡声源情况,利用地形开角与临界开角和小开角临界值的对比,快速确定区域布局风险区并在2D网格生成算法中设置不可布局区域,进一步优化实际海底地形导航网络节点布局。通过某实际海域导航网络区域布局的仿真实验验证,所提方法可实现100 m定位误差的预期设计需求,并满足布局节点数量最优。

关键词：水下声学导航网络节点布局射线声学海底地形

从随机散斑到“浑浊透镜”——基于波前整形的散射光聚焦技术(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 214-232页

作者：刘凯歌张恒康付星柳强清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室北京100084 北京控制工程研究所北京100190

散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质... 详细信息

散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质的限制,将散射光重新利用,使得散射介质成为一个类似透镜的光学元件,也被称为“浑浊透镜”。目前主要有依赖反馈调控的迭代优化方法、建立输入-输出联系的传输矩阵方法和利用光路可逆原理的相位共轭方法三类技术路线。本文从技术原理、应用背景以及重要进展等方面梳理了基于波前整形技术的散射介质聚焦的研究进展,并对比展望了三类技术在应用中的发展前景。

关键词：散射介质波前整形光聚焦迭代优化传输矩阵光学相位共轭