摘要：“天环一号”(China Astro-Torus 1,CAT-1)是一个悬浮偶极场磁约束装置,主要用于偶极场等离子体物理实验研究,要求中心悬浮超导磁体在无冷却和无电源条件下稳定悬浮至少5 h。本文设计了超导托举磁体与中心悬浮磁体环耦合的悬浮控制系统,为确保1200 kg、5 MA中心悬浮磁体环稳定悬浮,完成了控制系统的Simulink模型建立和仿真,基于Routh-Hurwitz稳定判据,研究了PID(Proportion-Integral-Derivative)控制策略对稳定控制影响,确定了稳定控制参数选取的范围:理想条件下PD(Proportion-Derivative)控制系统上升时间为0.1545 s、峰值时间为0.6283 s、调节时间0.0848 s。结果表明:基于PD控制能够在较短的时间内将悬浮超导环恢复在预设平衡位置,采用合适的启动方式可极大地降低电路的负载。本结果为悬浮超导悬浮偶极场装置设计研发提供了关键技术支撑。

摘要：四探针法测量薄膜方块电阻具有测量精度高、稳定性好等优点,被广泛应用于薄膜器件制备、半导体微区掺杂等领域。为了提高薄膜方块电阻的测试速度及精度,以改进的范德堡法原理为基础,采用压控电流源方式输出稳定的电流,利用LabVIEW软件搭建了一套能使用交/直流测量薄膜方块电阻的测试系统。为了验证该测试系统的合理性及测试速度,选取Pt金属薄膜作为被测样品进行方块电阻的测量。测试结果表明,直流法和交流法都能精确测量薄膜方块电阻,直流法和交流法的单次测试时间分别为0378 s和0317 s,系统的测试速度优于商用280SI半导体设备。交流法测试Pt金属薄膜方块电阻的抗干扰能力比直流法强。该系统为被测样品选取合适的测试电流和测试方法提供了参考,对薄膜样品进行变温电阻率连续测量具有重要意义。

摘要：天环一号(CAT-1)是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求,采用线电流简化模型,基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法,对悬浮磁体稳定性进行了分析计算,给出了装置悬浮磁体、托举线圈和状态调节线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明:对于CAT-1装置的悬浮磁体1200 kg、电流5 MA、悬浮距离2.0 m设计目标,托举线圈半径最优值为1.7 m,相应的电流为3.49 kA,为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制,平衡点附近工作区域应限制在|Δz|<100 mm、|Δer|<50 mm、|Δα|<π/24。

摘要：场助光电阴极可以有效提高长波阈值处的外量子效率,在近红外波段中有着较为广泛的应用。设计了pn结型n-InP/p-InGaAsP/p-InGaAs场助光电阴极,通过电流连续性方程建立其电子发射模型,在该模型基础上调整各层参数进行仿真,获得电子发射电流并计算外量子效率。分析外加电压、外延层掺杂浓度及厚度、基极电极宽度、发射面宽度及发射层材料等因素对外量子效率的影响,最终确定外量子效率达到峰值时各层最佳参数。结果表明:n型InP接触层、P型In_(0.75)Ga_(0.2)O_(45)As_(0.45)P发射层和p型In_(0.53)_Ga_(0.47)As吸收层的最佳掺杂浓度分别为1×10^(19)、2×10^(18)和4×10^(17)cm^(-3),厚度分别为0.2μm、50nm和3um;综合考虑仿真结果和工艺制备条件,基极电极宽度最佳范围为1~2μm,发射面宽度最佳范围为5~8μm。外加6V电压时,1.65μm波长处外量子效率理想峰值为41%。

摘要：针对机器人面临参数不确定性、复杂执行器非线性及控制器脆弱性的问题,提出了一种基于多项式平方和(sum-of-squares,SOS)理论的变参数滑模非脆弱控制(parameter-varying sliding non-fragile control,PSNC)策略。首先,建立了具有复杂执行器非线性的机器人数学模型;其次,设计了一种新型伪奇异非脆弱保性能滑模面(non-fragile guaranteed cost sliding surface,NGCSS),基于等效控制法推导了最优保性能滑模面存在的充分条件;最后,设计了非脆弱滑模自适应控制律,并基于Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行了分析。仿真结果表明,该控制器能够使机器人在复杂执行器非线性、控制器摄动和外部干扰作用下,快速、精确地跟踪期望轨迹,体现出了良好的鲁棒性和非脆弱性。

摘要：针对高压电气设备例如变压器、气体绝缘组合电器(GIS)、中压开关柜等设备局部放电(PD)特高频信号的高灵敏度检测需求,解决现有特高频螺旋天线(UHF)例如平面等角螺旋、阿基米德螺旋在外置安装时极化方向单一、体积大、检测频带窄、抗干扰能力弱以及灵敏度低等问题,对四臂正旋天线进行了各种小型化的研究。首先,HFSS仿真确定天线在工作频带下的最佳尺寸,在验证天线的端口参数以及天线的辐射性能符合要求的情况下,即四臂正旋天线的全极化特性、S11参数小于-10 dB、VSWR电压驻波比小于3 dB、Smith圆图阻抗匹配的情况下,选取介电常数为2.2的Rogers RT/duroid 5880作为介质基板,将设计的天线PCB打板;然后,在构建的4种模拟局部放电实验环境中实际测试。结果表明:在金属尖端放电、绝缘件内部气隙放电、自由金属颗粒放电和沿面放电的4种放电环境下四臂正旋天线都能检测到脉冲信号并且完整地保留4种放电的特征信息,并且尺寸控制在200 cm以内,设计的天线能够在复杂的电气设备环境下使用。

摘要：阐述适用于FPGA的实时n/γ甄别方法的设计,n/γ甄别是指在核辐射探测中,利用能同时探测中子信号(n)和γ射线信号的探测器采集核脉冲数据时,需要利用一些方法进行两种信号的甄别。两种信号在脉冲形状上有所差异,具体表现在脉冲衰减段中,γ信号会比中子信号衰减更快。通过方法选择、方法实现、仿真设计对实时甄别方法进行实现与验证。

摘要：阐述针对缺乏小型电子感应加速器密封加速管状态下的加速电荷检测手段,提出依据加速电子与靶相互作用产生电流的机制来计算加速电荷量。设计了基于FPGA的靶电流测量系统,根据实验结果计算加速电荷量为3.02×10^(-8)C。

摘要：阐述高Al组分差的GaN/AlN/AlGaN量子级联紫外-红外双色探测结构的设计,并用MOCVD外延实现过程。通过MOCVD监控分析GaN/AlN/AlGaN量子级联结构生长状况,发现外延AlGaN层的整体Al组分偏低。随后用SEM观测样品表面形貌存在凸起,从截面测量各个结构厚度符合设计,用Cary7000分光光度计测试得到279nm以及1 700~1 900nm双色吸收峰。

摘要：提出一种基于高压放电声音识别快速评估电池健康状态的方法,目的在于以尽可能短的时间评估锂电池的健康状态(State of Health,SOH),以便电池的重组和梯次利用。研究主要从电子迁移能力方面建立电池高压放电与健康状态的联系,分析电池在高压静电场中发生放电的声谱图特征,并将其作为电池SOH快速评估的依据。同时,针对方壳型磷酸铁锂电池搭建了一套自动化检测装置,并进行装置的结构和控制系统设计,实现了在5 min内完成单体电池的检测,极大地提高了锂电池的检测效率。