摘要：研究卫星平台姿态误差对TDICCD相机成像几何质量的影响有助于提出姿态指标设计要求以提高相机几何成像质量,以像点位移为中间参量,研究平台姿态误差和成像几何质量指标之间的定量关系。基于平台姿态误差引起的像移速度、偏流角和积分时间等成像参数误差分析,结合严密几何成像模型推导像点位移的误差模型,建立从像点位移量到相邻像元间角度畸变、长度畸变、像元分辨率和定位误差等几何质量指标的定量模型,构建从平台姿态误差到相机成像几何质量指标的完整定量分析链路。仿真实验结果表明,偏航角姿态误差是影响成像几何质量的主要因素。

摘要：本文建立了一种基于跨阻抗前置放大器的磁传感器信号传递模型,并在该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声理论值.根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,以带宽0.01~10 kHz,噪声1 fT·Hz^(–1/2)(1~10 kHz)作为设计目标设计了一个感应式磁传感器,并对这一传感器进行了性能验证试验.在处理频率响应测试数据时设计了一种基于信号调制的处理方法,有效提取特定频率得到幅值和相位,并降低了随机噪声的干扰,磁传感器–3 dB带宽达到了0.01~10 kHz.在评估传感器噪声时,采用双探头差分的方法消除了环境的干扰,设计了相位差分析的评估方法,确认在哪些频带双探头探测的信号是同源的,在这些频带采用差分法评估是有效的.评估的结果是,传感器在1~10 kHz实现了1 fT·Hz^(–1/2)噪声水平.

摘要：航天器在进入太空飞行前需要对微生物进行严格把控.航天器组装、集成与测试厂房(AIT厂房)是航天器携带微生物的重要环境来源之一,因其装配洁净室具有通风干燥、营养物质匮乏等不利于微生物生长繁殖的特性,因此航天器潜在携带的都是能够适应极端环境的极端微生物.针对我国某AIT厂房内部空气与表面环境,通过平板培养并应用细菌16S序列分析共鉴定出13株细菌,分别对其进行了各种极端环境耐受力测试以及抗生素耐药性和成膜能力测试.这些细菌全都来自厚壁菌门Firmicutes和变形菌门Proteobacteria,且其中9株都属于芽孢杆菌属(Bacillus).13株细菌均为耐盐耐酸耐碱微生物,且大部分细菌能在80℃热激和紫外光照射下存活.除了一株在表面环境中分离得到的***7513对所有测试的抗生素均不敏感,具有极强的耐药性之外,其余的12株细菌对大部分β-内酰胺类抗生素敏感,但对四环类抗生素和红霉素具有较强的耐药性.分离到的细菌绝大部分具有很强的生物被膜形成能力.本研究表明在航天器组装环境中存在一定数量的极端微生物,为了保护航天器免受生物腐蚀和行星保护的正向污染,需要有更加有效的监测和消杀方法.(图6表3参29)

摘要：电磁超声换能器(EMAT)激励的Lamb波中经常存在多种模式,给波形分析造成困难,甚至会干扰对缺陷信息的判断,从而导致误判。常规的EMAT线圈空间波数谱中含有谐波,谐波是造成多模式现象的重要原因。该文提出试件涡流密度分布(洛伦兹力分布)相当于对线圈电流密度分布的空间低通滤波,通过对线圈空间域进行有效设计从而抑制空间域谐波,进而实现激发单波数正弦形式的涡流密度分布。结合正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术的特点,提出将时域中的SPWM技术应用于空间域以实现线圈参数设计。通过建立有限元仿真模型,仿真证明了正弦形式的涡流密度空间分布可以被激励。该文以激励S0模态Lamb波为例进行实验,实验结果表明,由波数谱中的3次谐波激励的A0模态被极大地抑制,抑制比为21dB。

摘要：月球作为地球唯一的天然卫星,因其独一无二的位置资源、极具特点的环境资源、丰富的物质资源,是人类进行空间探测和开发利用太空的首选目标.地月系是太阳系探测的试验场,月球是迈向更远深空的中转站.月球科学研究对推动空间科学发展具有重要作用.月球资源开发利用对人类的可持续发展具有重要意义.近年来,我国月球探测取得了举世瞩目的成就,在完成"绕落回"三步走后,必将以更好地服务于月球科学探测和资源开发利用为目标,增进人类科学认知,拓展人类生存空间,服务人类社会可持续发展.本文梳理和评述了国内外月球探测发展现状与发展趋势,归纳了未来月球探测所涉及的主要任务、前沿科学问题和关键技术,提出我国月球探测发展建议.月球探测是建设航天强国的重要标志,当前我国正从航天大国迈向航天强国,在月球探测方面应该有大国思维,保持战略定力,继续发挥优势,牵头组织国际月球科研站大科学工程.

摘要：激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐照不连续的情况时有发生,因此亟需开发SLM过程中工艺参数在线动态调控及质量监测技术,以保障制造工艺的可靠性和成形件质量的稳定性。通过声发射信号处理与神经网络算法,实现对采用不同激光工艺参数的熔道SLM成形过程的声发射信号分类预测。在降噪模块中,为确定经验模态分解的分解层数从而将其作为神经网络输入神经元的数量,提出一种基于序列间相关性和反双曲正切函数的直观评判方法。在分类预测模块中,对比基于经验模态分解和小波包变换两种声信号特征提取方法所设计的神经网络性能。研究结果表明神经网络模型对于不同激光参数产生的声发射信号进行分类预测的可行性,从而可直接指导SLM工艺参数的在线调控优化或优选,并为SLM过程的成形质量在线监测系统奠定理论方法基础。

摘要：针对深层月壤载荷复杂多变难以稳定可靠钻进取样的问题,为实现对螺旋钻具低速大扭矩启动和高速切削排土的回转驱动控制,采用冗余双备份绕组直流无刷电机作为螺旋钻具的驱动源,建立了双绕组直流无刷电机转矩与转速数学模型,设计了一种可适应双绕组同步工作的驱动电路拓扑结构方案,进行了仿真分析并结合样机开展了控制性能实验研究。结果表明,所设计的驱动电路拓扑结构方案满足模拟月壤和模拟月岩钻进采样过程的驱动控制需求,提高了系统钻进采样过程的安全性和可靠性,为“嫦娥五号”(Chang'E-5,CE-5)月球采样返回任务提供了支持。

摘要：设计声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪时,ZEMAX等软件缺乏AOTF光学表面,导致光学设计困难,本文根据波矢量匹配原理,在ZEMAX中建立了基于声光衍射效应的AOTF自定义表面模型,实验表明该模型能够实现AOTF的衍射光精确追迹。在此基础上,针对传统方法校正AOTF横向色差时残差较大的问题,提出了基于胶合棱镜的高精度横向色差校正方法,结合AOTF自定义表面,完成了胶合棱镜的玻璃组合和顶角的自动优化。结果表明,文章提出的自定义表面和胶合棱镜色差校正相结合的方法大大方便了AOTF成像光谱仪的设计,能够将横向色差控制到0.000 3°,比以往方法提高了一个量级,有效抑制了光谱图像的漂移。

摘要：高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域,但外部电源失效时,高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦,将给系统带来致命损害。针对以上问题,提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控制方法。首先,设计电机能量回馈电路;其次,对Buck-Boost变换器进行数学建模,设计一种双环非线性控制器,其中电流内环使用滑模控制,电压外环使用平均功率平衡控制,并利用Lyapunov函数推导出系统的稳定性条件;最后,通过搭建磁悬浮分子泵PFCC实验平台,对所提出的方法进行实验验证。结果表明:本文所提出的方法具有快速响应和输出鲁棒性,磁悬浮转子由额定转速21 000r/min降至3 900r/min时跌落,电机的能量转化效率为96.6%,提高了磁轴承系统的安全性。

摘要：随着深空探测任务不断推进,空间探测器对于动力的需求也在不断提升,基于碱金属热电转换器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,AMTEC)的空间核反应堆电源系统由于其自身优良的特性被广泛关注。基于热力学第一和第二定律,结合空间核反应堆电源系统内部热力过程能量传递特性,建立了电源系统整体热力学分析模型和针对内部反应堆、蒸发器、BASE、冷凝器等6个控制单元的能量传递及㶲分析数学模型,讨论了反应堆堆芯温度和输出电流密度对整个电源系统和内部各控制单元性能的影响规律。仿真研究结果表明:堆芯温度增加,空间核反应堆电源系统输出电功率和㶲效率增加;随着输出电流密度的增大,输出电功率和㶲效率先增大后降低,出现最大值;不同的堆芯温度对应了使系统性能最优的输出电流密度;经过对比分析各控制单元㶲损失的影响规律,发现㶲损失较大的部件为冷凝器和蒸发器。可为空间核反应堆电源系统设计和优化提供前期理论支撑。