摘要：在分析无刷直流电机(BLDC)数学模型的基础上,提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法。在Matlab/Simulink环境下,把独立的功能模块和S函数相结合,构建了无刷直流电机系统的仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用离散PID控制,根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电流控制。仿真和试验结果与理论分析一致,验证了该方法的合理性和有效性。此方法也适用于验证其他控制算法的合理性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。

摘要：针对现有驱动器不能满足自适应枪弹高过载要求的问题,设计了一种新型铝基叠层复合式高过载压电驱动器。该驱动器通过铝箔基底的引入以及横向压电叠层夹铝基结构的提出,保证其具有较好的抗拉伸和抗过载性能。经力学分析和设计仿真,该驱动器具备抗高过载能力,能够满足自适应枪弹的高过载要求。

摘要：针对硅等传统半导体材料随着器件尺寸减小出现的热效应、尺寸效应等现象,导致器件性能下降甚至失效,设计了一种基于二维黑磷的微型隧穿式加速度传感器。两个驱动电极位于硅衬底上表面和二维黑磷悬臂梁结构下表面,静电驱动控制隧道电极间距。为提高加速度计的灵敏度,在二维黑磷悬臂梁上增加金质量块结构。通过对敏感结构进行模态分析和静力学仿真,完成了其结构设计。经闭环Simulink模型仿真验证了结构的合理性,仿真结果表明传感器的灵敏度可达3.09 mV/g。

摘要：考虑工业CT产品质量检测和逆向设计的需求,特别针对有规则边缘的CT图像,建立了CT图像边缘退化模型,并将该模型应用于CT图像尺寸测量技术以提高测量精度。首先根据CT图像边缘退化的数学描述,构建了图像边缘退化模型;然后通过原CT图像的灰度信息以及灰度曲线的拐点信息确定退化模型中的相关参数;最后,利用这个退化模型对原CT图像的边缘进行恢复,准确提取CT图像的边缘信息,从而完成CT图像的尺寸测量。实验结果显示,该方法对边缘阶跃性较差的CT图像进行尺寸测量得到的相对误差为2%,比常用的图像尺寸测量方法减小了1.5%。结果表明,该方法能够有效地提取CT图像边缘信息,且尺寸测量精度较高。

摘要：谐振光学环型腔作为光学陀螺的核心敏感单元,其光学调制谱和与之对应的鉴频曲线的特性成为提高光学陀螺系统检测灵敏度的关键。为了研究光学陀螺的调制和鉴频谱线特性,优化陀螺性能,设计并搭建了实验测试系统,光纤环形谐振腔采用分光比为50∶50、直径17cm的保偏光纤,总长2.2m。使用直流高压放大器扫描窄线宽激光器(线宽小于1kHz)的压电转化模块,扫描频率和电压分别选取20Hz和1V,使用模拟比例积分电路进行锁频并反馈给激光器的压电转化模块,使激光器的输出频率跟踪谐振腔实时变化。研究分析了光纤环型谐振腔在两种情况下所对应的透射谱和鉴频曲线:第一种情况为调制电压分别为2V和4V,对应调制频率从100kHz到4 MHz变化;第二种情况为当调制频率为900kHz,调制电压从2V到10V变化。通过实验,得到了不同调制参数下光学陀螺谱线的谐振深度、半高全宽、线性带宽、动态范围、品质因数、标度因数以及对应的锁频精度七种物理量的详细变化情况,并进一步得到了静态测试条件下三种陀螺的最佳调制频率及与之所匹配的调制电压。为进一步研究激光调制对光纤环型谐振腔光谱的影响提供指导。

摘要：模拟仿真了谐振式光纤环腔的透射谱线以及鉴频曲线,得透射谱线最低谷值对应为调制谐振点,鉴频曲线的线性区为陀螺的工作范围区,线性区中点对应谐振点,可作为标度因数最大值.为了实现谐振点的高精度锁频和稳频,设计了谐振式光纤陀螺角速率测定方案,使用比例积分反馈电路实施锁频,利用正弦波扫描窄线宽激光器(线宽小于1kHz)的压电转化模块,使激光器谐振腔长发生变化,从而改变其输出频率,对谐振光纤环腔随外界环境变化同时进行跟踪和锁定.利用线宽法测试并计算出光纤环形谐振腔的品质因数值为107,对比分析了光纤环腔在谐振点和非谐振点锁定情况下的光电探测实时输出,并通过转动测试,得到两种情况下锁定后陀螺的连续转动效果.计算了光纤陀螺系统理论检测灵敏度,结果表明:谐振点锁定后转动效果对应的陀螺输出电平值为锁定非谐振点转速电平值的3倍,验证了谐振式光学陀螺谐振点锁频的重要性.

摘要：针对工业生产过程中1,3-二硝基苯挥发气体突发性泄露等情况的发生,设计了一种基于太赫兹(THz)特征光谱吸收技术的检测方法,该方法可通过1,3-二硝基苯在THz波段的特征波长对痕量剧毒有害气体进行检测。系统设计了双气室结构,为THz波提供差分数据,一组为标准空气,另一组为待测样气。由1,3-二硝基苯在THz波段的四个主吸收带0.635,0.912,1.095和1.435THz可根据对应吸收带吸收系数的比例关系得到对应波长上的吸收幅值,最终反演气体浓度。经过对两种传统检测方法的实验分析和对THz吸收检测方法的仿真研究可知,色谱法检测速度无法实现实时检测,红外吸收法对环境湿度要求很高,需经干燥处理,而THz吸收法对环境湿度要求较低,且具备实时性,更适合于实际应用。

摘要：为了进一步增强光纤压力传感器的灵敏度,提出了一种基于半圆柱结构设计的柔性光纤压力传感器。此结构使用聚二甲硅氧烷(PDMS)作为该传感器柔性基底,传感器外部受力时,首先PDMS发生形变,从而使得光纤发生形变,最终光纤发生轴向拉伸。利用光频域反射计(OFDR)测量光纤的轴向应变,对所提出的增敏结构传感器进行ABAQUS有限元仿真分析和实验验证。结果表明,该半圆柱增敏结构可以有效提高传感器的灵敏度。在0~160 kPa的测压范围内,仿真得到的传感器的灵敏度为2.160 39με/kPa,实验测得传感器的灵敏度能够达到2.068 06με/kPa。

摘要：绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185pm·kPa-1,18.04pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。

摘要：硅压敏电阻阻值漂移过大导致输出失效是高量程MEMS加速度计在恶劣温度环境下工作的主要失效模式之一。通过模拟仿真加速度计悬臂梁、芯片结构和封装后整体模型的热应力分布情况,确定了压敏电阻所在结构梁区域是最容易失效的位置,且最大热应力分布在芯片梁与质量块倒角处,其值约为107 N/m2;通过设计的高温加速恒定应力试验验证了加速度计的温度敏感特性,根据试验数据的特征采用三种可靠度评估方法定量外推出高量程MEMS加速度计在规定应力条件下的可靠度指标。研究结果表明,加速性能退化试验和基于退化量的可靠性评估方法适用于高量程MEMS加速度计在温度环境中的可靠性研究,能够利用有限的试验数据获得可信度较高的评估结果。