摘要：基于多通道液氦低温传输管线的结构设计与理论建模,分析了不同温区下真空多层绝热材料层数、层密度对热流密度和表观导热系数的影响.模拟了同轴液氦低温传输管线直管段和弯管段的温度场和漏热量分布.对比了不带辐射屏和带辐射屏的液氦低温传输管线漏热量.结果表明:在4.5~293.0 K,选取层数50层、层密度为25层/cm多层绝热材料,表观导热系数为0.119 mW/(m·K);在4.5~77.0 K,选取层数50层、层密度为30层/cm多层绝热材料,表观导热系数为0.028 mW/(m·K);当不带辐射屏时,单个双棱支撑漏热量为0.207 W,直管段和弯管段多层绝热材料漏热量分别为0.471和0.460 W/m.对比不带辐射屏和带辐射屏的液氦低温传输管线,漏热量分别为0.581和0.029 W/m,带液氮辐射屏的液氦低温传输管线漏热量减少了95%.

摘要：为了增加超导线圈中导线的占空比,提高超导磁体正常运行时的机械稳定性,通常在超导线圈绕制过程中施加一定的绕制张紧力.绕制张紧力的大小会对超导磁体的失超特性和退化性能产生重要的影响,因此有必要对绕制过程中的机械应力进行详细的分析.本文仔细地分析了绕制过程中导线的受力情况,进行了一些合理的假设和近似,提出了研究超导线圈绕制应力的理论模型,并根据轴对称结构的弹性力学方程式推导了计算超导线圈应力应变分布的理论公式.基于该模型分别研究了单一绕组的超导线圈和双绕组的超导线圈的绕制应力,分析了绕制张紧力和绕组的各向异性特性对径向应力和环向应力的影响.在该理论模型分析结果的基础上可以进一步分析多物理场作用下的超导磁体的应力应变行为,为高性能超导线圈的设计和建造提供理论指导.

摘要：航空磁法勘探是一种高效、便捷的地球物理勘探方法。使用多个光泵磁力仪实现全轴梯度测量是航空磁法勘探中的一种重要手段。该文针对无人机飞行平台设计了一种航磁全轴总场梯度测量系统,并提出使用前馈网络的方法来实现航磁数据的补偿。系统通过4个光泵磁力仪获得全轴总场梯度数据,经过前馈网络实现数据补偿后,全轴总场梯度数据补偿质量的提升比分别为15.2,4.7和5.9,数据峰值信噪比的提升分别为17.1 d B,6.5 d B和6.5 d B,交叉标定系数表明前馈网络具有很好的泛化性能。实验结果验证了该文采用的全轴梯度系统和数据补偿方法的正确性和有效性,能够有效地应用于高精度航磁勘探领域。

摘要：MEMS加速度计接口电路主要采用传统sigma-delta架构实现,但这种方式中的电路失调电压很容易产生积分饱和现象.为解决这个问题,本文设计了一种可以用于钻井、石油勘探等微弱信号检测的新型数字电容接口电路.该设计在电容式MEMS加速度传感器基础上,采用FPGA实现数字三阶环路滤波器,构成5阶sigma-delta系统.采用数字环路滤波器降低了ASIC模拟电路版图设计与芯片测试难度,利于快速优化环路滤波器设计参数,改善系统稳定性和优化系统噪声性能.前置放大器采用一种相对简单的相关双采样技术,能够有效减小前置放大器的失调电压.根据MEMS加速度计前置放大器输出信号符合正态分布的特点,设计了带有一定预测功能的8-bit瞬时浮点ADC,实现模拟与数字环路滤波器互联.在200Hz带宽内,该接口电路系统噪声基底达到53.09ng/rt(Hz),满足系统噪声设计要求.前置放大器与ADC采用XFAB XH018混合信号CMOS工艺流片,开环测试表明,前置放大器的灵敏度和噪声分别为0.69V/p F和3.20μV/rt(Hz).

摘要：受激布里渊散射(SBS)脉宽压缩是实现高峰值功率、短脉冲激光输出的重要途径之一,然而,目前SBS脉宽压缩仅限于1~10 Hz低重复频率激光器,限制了高重频短脉冲激光器在激光雷达、空间碎片探测以及目标成像等领域的应用。基于此,开展了高重复频率下的SBS脉宽压缩实验研究。设计搭建了高重复频率的主振荡放大激光器,开展了SBS二次级联脉宽压缩和SBS振荡放大双池脉宽压缩实验。通过SBS二次级联压缩实现了脉冲宽度从~32 ns压缩到~1.9 ns,脉宽压缩比达16倍;而通过SBS振荡放大双池结构实现了脉冲宽度从~4 ns压缩到376 ps,脉宽压缩比达10倍。实验结果表明,采用该超净封闭型SBS相位共轭镜,在Stokes光输出能量达50 m J时,无光学击穿现象,实现了在200 Hz高重复频率下的SBS脉宽压缩。

摘要：海洋电磁探测方法是海洋油气资源勘探主要手段,目前电磁发射机可控源电路为电能单向流动,当发射偶极释放储能时,无法回馈能量,导致直流母线电压升高,开关管电压应力增大,甚至烧毁滤波电容、开关管,无法保证水下拖体在深海中长时间可靠工作。此处以双有源桥(DAB)变换器作为发射机可控源电路,首先介绍拓扑结构、工作原理与软开关限定条件,然后设计了双模控制策略,采用电感电流应力优化控制保证稳态工作,采用单变量扩展移相(EPS)滑模控制实现感性负载中能量快速回馈。仿真与实验结果表明:所提电路显著减少了母线电压冲击和开关管电压、电流应力,提高了系统效率和动态性能,满足了深海油气资源勘探需求。

摘要：光栅衍射效率反映光栅的设计与刻划质量，对于使用者和制造者均至关重要。针对国内首台500mm×400mm中阶梯衍射光栅刻划机的研制，有必要构建相应的衍射效率测试系统，以定量评价光栅的制作水平，为光栅设计与制造工艺的改进提供必要的测试手段。基于串联色散相减原理，改进了常规C—T结构的测量单色仪光路，并对前置单色仪、测量单色仪光路进行联合优化，设计了待测光栅多维调整台、探测器组件等。提出了N．A．为0．1的三光栅扫描前置单色仪的标定方法，以及测试仪器的系统误差修正方法。前置单色仪标定结果表明，其在190～1100nm光谱范围内的波长输出精度为±2nm，程控狭缝开启精度为0．002mm。修正后的衍射效率测量精度为2％，重复精度为0．5％。初步的测量结果显示，测试设备可以满足500mm×400mm中阶梯光栅衍射效率定量检测需求，在工作谱段内实现衍射效率一波长连续曲线的自动测量。

摘要：为了满足中波红外光谱分析的需要,设计了Offner型中波红外成像光谱仪。在分析红外系统消热差方程的基础上,明确通过选择不同热特性材料的合理组合可以设计出合理的消热差光学结构;在分析Offner结构原理的基础上,建立了一种简化的初始结构求解过程以及采用光学仿真软件进行优化的设计方法。最后,利用该方法设计了工作波段为3~5μm的推扫式成像光谱仪,并进行了一体化消热差设计,工作温度范围为-40~100℃,全视场范围内的弥散斑小于30μm,调制传递函数值在空间截止频率16.7 lp/mm处均大于0.35,光谱分辨率小于15.6 nm,具有较好的光谱分光性能。

摘要：为提升磁体模拟舰船磁场的相似性、提高舰船磁场模拟的效率,提出一种两轴磁体的设计方法。在同一个磁芯上同时绕制两种形式的线圈,并分别通入独立的电流,用以产生两个相互独立的垂直方向磁场,同时模拟舰船磁场的多个分量,从而模拟整个舰船磁场。按照现有约束条件确定两轴磁体的材料、尺寸、线圈绕组圈数等设计参数,并按10∶1的比例制作缩比磁体模型,对磁体模型的磁场进行实验室测量。测量结果表明,采用基于双绕组、单磁芯的两轴磁体可有效模拟舰船磁场的多方向特征。

摘要：针对机械式衍射光栅刻划机精密定位工作台定位过程中产生的振动信号特性与光学性能指标(杂散光强度和波前质量)之间的关系,提出利用改进的Hilbert-Huang变换(HHT)获得的时频谱和边际谱对超精密工作台精定位特性进行研究。首先,给出了基于固有模态函数(IMF)筛选和瞬时频率差分求解的HHT信号处理算法。然后,设计了光学测量实验获得工作台50nm定位信号。最后,完成精密定位信号的特征提取和振动测试验证。结果表明:利用改进的HHT可以精确地完成精密定位信号的特征提取,从而为在衍射光栅的制造工艺中从根源上降低衍射光栅的杂散光强度和提高波前质量提供依据。