摘要：光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量的基本原理,对应用光声效应实现痕量气体浓度测量的机理进行了简要的描述,同时,介绍了基于光声光谱技术的典型痕量气体浓度测量装置的结构。其次,从光声信号强度的理论分析出发,引出国内外学者在光声光谱痕量气体浓度测量领域的研究热点,为了实现基于光声光谱技术的痕量气体浓度测量装置更强的抗干扰能力、更紧凑的结构、更低的检测下限、更高的检测灵敏度,国内外学者的研究重点可以总结为以下三点:(1)辐射光源的选取和设计,以实现更佳辐射光源的输出波长、更宽的调谐范围、更高的辐射光源输出功率。(2)更优秀的光声池设计,以实现更高效的声能量积聚、更紧凑的结构和更强的抗干扰能力。(3)声敏探测器的设计,以实现更高的声音灵敏度、更高的信噪比。详细介绍了基于光声光谱痕量气体浓度测量装置的三个核心元件:辐射光源,主要介绍了相干光源和非相干光源的应用研究进展;光声池,主要介绍了光声池的设计原则以及非共振式和共振式光声池的应用研究进展;微音器,主要介绍了电容式微音器、压电式微音器的应用研究进展,并对近期研究热点石英增强光声光谱技术进行简要的介绍。在介绍目前辐射光源、光声池、微音器应用研究进展的同时,分析了各元件的优势和需要解决的问题。最后,总结了光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量领域装置存在的信噪比不高、结构复杂、检测灵敏度和检测下限易受混合气体之间的交叉干扰等问题,并且对未来测量装置中的三个核心元件:辐射光源、光声池、微音器的发展趋势进行了展望。

摘要：集群机器人需要高效的通信和协同工作,但是受障碍物、其它机器人的位置和运动状态等因素影响,增加了无冲突协调自动联控的难度。为此,提出集群机器人的无冲突协调自动联控方法。采用马尔可夫决策描述机器人选取任务过程,利用博弈论,计算目标与机器人之间存在的距离与机器人移动耗时,建立机器人效用函数实现任务的分配;通过虚拟弹簧连接机器人,建立集群机器人网络,采用领导者-跟随者编队法对集群机器人编队;设计机器人在工作空间中的避障控制策略,实现集群机器人的无冲突协调联控。实验结果表明,所提方法的控制效率高、总路程短、不存在冲突和碰撞现象,验证了所提方法具有良好的联控性能。

摘要：温度是评估弹药热辐射毁伤的重要参数。弹药在引爆后会在极短时间内压缩周围空气并向四周猛烈释放出大量能量,伴随着能量释放弹药介质会急剧升温并形成火焰场,通过测量、分析火焰场的真温值,便可以得到爆炸火焰的空间热辐射毁伤效应。由于爆炸过程的强破坏性和瞬态性,爆炸火焰的测量主要是依靠辐射测温法。在以往研究中,已有学者针对爆炸火焰测量研制了相应的辐射测温仪器,但目前所研制的仪器只能测量出爆炸火焰在单波长下的亮温场,而单波长亮温场无法实现真温值的计算。针对这一问题,研制了一套多光谱热成像仪,该仪器采用多幅分光技术,可实现爆炸火焰在同时刻、不同波长下的分光成像,并利用高速CCD相机进行数据采集,最后依据多光谱辐射测温理论反演出爆炸火焰真温场。多幅分光技术是由远距离多孔分光镜头所完成的,该镜头主要分为两个部分:主成像镜头和分光镜头。主成像镜头的功能是对远距离爆炸火焰进行聚焦成像,其所成图像经由单凸透镜汇聚到正后方的多孔分光镜头上。多孔分光镜头内置分光光栏,光栏上可镶嵌不同波长的窄带滤光片,当入射光透过光栏上的窄带滤光片后,透射光便为被测目标的单波长辐射能量。远距离多孔分光镜头可对500 m以内的爆炸火焰进行成像,并依据实际需求将分光光栏设计为四分光结构,同时为方便滤光片更换将分光光栏做成了可插拔的形式。该镜头自重约为0.75 kg,可通过法兰片直接安装在高速CCD相机上,完全满足野外测量要求。为验证仪器的有效性,对1.660 9 kg的TNT进行了爆炸火焰真温场实验。实验结果表明:在爆炸后0.1 ms时出现最高温度值3 251 K,随着时间推移,真温场逐渐扩大,但其最高温度值在逐渐降低;当时间为0.6 ms时,最高温度值为2 483K。

摘要：单色仪在加工和安装过程中不可避免的存在误差,必须对其进行标定后才能使用。传统上采用汞灯的标定方法,波长数量有限,限制了单色仪的标定精度。在研究光栅单色仪原理的基础上,提出了一种基于连续光谱光源的单色仪标定方法,设计并搭建了标定实验系统,系统由宽波段光源、光源电源、滤光片、单色仪、光谱仪及计算机构成。采用卤钨灯作为光源,用光谱仪分别测量卤钨灯经单色仪后的辐射、直接测量卤钨灯的辐射,二者相比得到单色仪透过率函数,消除了卤钨灯辐射以及光谱仪响应函数的影响。在刻度盘的某一读数位置,获得单色仪透过率函数并进行归一化,并计算峰值波长,得到一组峰值波长和刻度盘读数的数据。该方法共采集了22组波长数据,用于单色仪的标定。分别采用8点、14点、18点、22点,采用线性拟合和二次拟合,得到了单色仪的波长与刻度盘读数的关系式。标定点数从8个(8点标定类似于汞灯特征谱标定)增加到22个,误差减小明显,将22点二次拟合的结果作为单色仪最终的标定结果。实验结果表明,采用连续光谱光源的单色仪标定方法获得的标定点数更多,标定结果优于传统的采用汞灯的标定方法。

摘要：随着红外测温技术的快速发展,红外测温仪在军事及民用领域得到广泛应用,对测量准确度的要求提升到了新的高度。面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置,近年来受到广泛的关注。发射率是描述辐射源性能的重要指标,目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。为设计出高发射率面源黑体,以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型,引入间距及涂层结构,建立具有不同表面结构参数、单元间距及涂层厚度的面源黑体模型,设置基底材料为石墨,涂层材料为氮化硅,通过有限元软件得到仿真模型的反射率,利用反射率反演得到其发射率,绘制3~14μm范围内的光谱发射率曲线;研究面源黑体表面的电场分布情况。分析结构单元的宽高比、涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。结构单元高度与发射率成正比、较窄的宽度对发射率有优化作用,发射率随宽高比的减小而增大。涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势,在11μm后发射率上升,发射率随厚度增加而增大;单元间距变化与发射率成正比。设置初始面源黑体单元结构高度为10μm、宽度为1μm,在该模型上依次添加2μm涂层及2μm间距结构,进行仿真计算。优化后黑体辐射源在长波段具有优势,在3~14μm波段内光谱发射率稳定,最低值为0.966;电场分布图表明了三种结构因素对面源黑体表面能量的影响,优化得到的模型参数可用于面源黑体的实际制造。仿真结果表明较小宽高比、较厚涂层、较大间距具有提高发射率的能力,为制造高辐射性能面源黑体辐射源提供了理论参考。

摘要：采用具有全程调速器的内燃发动机、发电机、逆变弧焊电源,以及二次控制系统构成发电电焊两用机。发电机每相电枢绕组由四个子绕组构成,通过转换开关使子绕组串联时,可作为常规发电机使用,切换转换开关使子绕组并联时,可提供较低交流电压给逆变电源,使逆变电源不需要高频变压器。分析计算表明,谐波含量较高时电压有效值与平均值存在明显差别,又由于负载变化时整流桥输出电压随之变化,因而设计使发电机励磁调节器的反馈输入电压取自逆变电源的整流滤波环节后的直流电压,使发电电焊机稳定性和动态特性突出,逆变弧焊电源部分可实现复杂和高级的控制。

摘要：采用蒙特-卡罗法对抛物柱面聚光器聚焦光斑能流密度进行计算,分析聚光器的表面形状误差、跟踪误差、接收器位置误差、接收器的遮挡、太阳形状、漫反射和聚光器边缘角对焦面能流分布的直接影响,为该面型聚光器的系统设计、安装和能流密度测量提供依据。

摘要：为提高换气系统流动性能 ,采用数值计算方法对具有切向进气道的内燃机进气系统三维流场进行了研究 .模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型和SIMPLE数值计算方法 .通过计算发现 ,在进气道内 ,切向气道没有涡流产生 ;进入气缸的气流 ,以一定的倾斜度与气阀和缸壁产生碰撞 ,是产生缸内旋流的主要原因 ,气体的碰撞和分离沿气缸横截面产生两个旋转方向相反的旋涡 ;随着气体逐渐远离气阀 ,缸内小旋涡与主旋流逐步融合 ,形成了单一方向的旋流 .研究结果表明 ,采用三维流动数值模拟可获得稳流试验中难以得到的进气道和缸内流动规律 ,为气道设计提供更有力的依据 .

摘要：为解决同心圆V形槽结构面黑体有效辐射面的高温度均匀性需求问题,提出了以轴向温度均匀性、径向温度均匀性以及有效发射率为约束条件并基于有限元的温度均匀性优化设计方法.首先,分析了温度均匀性的种类、产生原因及变化规律;而后,研究了温度均匀性与有效发射率之间的相互影响关系;进而,基于多约束条件确定了同心圆V形槽结构面式黑体的优化设计参数并研制面式黑体;最后,通过实验对面黑体的温度均匀性进行了测试与评估.测试结果表明:面黑体在250～350 K温域范围内可达0.1 K温度均匀分布.有效辐射面及均热盘结构参数的合理设计是确保面黑体温度均匀性的关键.

摘要：介绍了动态辐射扫描测温仪相应的硬件和软件设计。硬件设计主要是两部分:光学设计和电路设计。光学设计主要包括光学镜头、扫描镜、激光器、透镜组以及孔径光栏这五部分。电路设计由前置放大电路和数据处理电路组成。前置放大电路包括前置放大器AD820、反相放大器OP07以及继电器三个部分;数据处理电路采用STC12C5A16S2单片机最小系统,通讯采用MAX232进行;并且将12864k12作为液晶显示屏;其中,运用矩阵键盘,按键的功能包括发射率的设定、扫描频率的设定、测量键、通讯键和复位键,并且采用AC/DC的电源模块。动态辐射扫描测温仪采用非接触法测量,这种测量方法的主要优点是测量精度高、响应速度快、测试方便、便于携带等,使得该测量仪能够在危险系数高、辐射强度大、具有腐蚀性等恶劣环境下进行测量,使用方便,因此在市场中有着广阔的应用前景。