摘要：干涉式集成光学陀螺仪利用光电子集成技术实现陀螺系统的芯片化,在实现高性能的同时,可实现批量化生产,满足低体积、重量、功耗和成本(SWa P+C)指标,在无人领域具有重要应用前景。根据干涉式集成光学陀螺的发展脉络及趋势,设计了基于氮化硅的低损耗波导环和单偏振波导谐振腔、异质波导集成耦合结构等关键部件,搭建了基于无源芯片与光纤环的干涉式集成光学陀螺实验样机,实现精度0.03°/h(Allan方差),为目前国内已有报道同类陀螺系统的最优精度。最后,给出了干涉式集成光学陀螺的应用前景分析。

摘要：模数转换环节引入的精度损失是基于模拟伺服方案的石英挠性加速度计的主要缺陷。提出了一种数字闭环检测方法,该方法在实现加速度信号闭环检测的同时,直接提供数字输出,理论上不存在精度损失。建立了数字闭环检测系统的数学模型,通过阻尼修正部分将摆片的模型改善为最佳阻尼状态,利用积分环节和补偿校正消除系统的一阶静态误差,保证足够的相角裕度。依据国军标测试方法对试验样机进行测试,结果表明:系统超调量在20%左右,-3 dB带宽接近300 Hz。实验结果与理论仿真基本一致,验证了数字闭环检测方法的正确性和可行性。

摘要：在高功率条件下,由于受到多种因素的影响,单频光纤激光器输出激光的谱线宽度大幅展宽,输出激光的稳定性也不高。相位调制光外差稳频(PDH)技术在高功率条件下可以实现高频率稳定性。为实现对中心波长为1 064 nm的单频光纤激光器的稳频,理论分析了PDH稳频系统的原理并搭建PDH稳频系统。实验发现100 MHz相位调制光外差信号的检测是稳频系统的关键。实验中首先利用自行设计的探测器前置放大电路,基于Si探测器,实现了信号的探测和放大;其次,设计解调电路,通过将光电转换后的信号与参考信号进行混频实现解调,得到鉴频曲线,实现对光外差信号的检测。

摘要：针对气体绝对压力小于40kPa的低压、宽温(-70～+80℃)状态下流量的测量,目前仍无简便有效的质量流量测量手段的问题,该文基于动态平衡原理提出了一种流量测量方法,设计了一套流量标定装置,其原理为低压、宽温状态下,流经调节阀的流量取决于阀前、后压力、阀门开度、气流温度4个变量。通过对由流量标定装置采集的原始数据样本的分析,利用BP神经网络方法建立了流量与阀前、后压力、阀门开度、气流温度的关系表达式。试验结果表明模型计算值与实测流量偏差小于1.8%,验证了该文所提出的流量测量方法有效性。

摘要：为了实现微小卫星高精度稳定并满足微小卫星"快、好、省"的原则,针对微小飞轮动态响应慢,经典控制方法系统输出力矩动态性能、稳态精度达不到要求的问题,推导了基于永磁无刷直流电机的微小飞轮动力学模型。通过建立基于单神经元PID的力矩模式控制系统,对该算法进行分析,设计实现了以现场可编程门阵列为控制核心的数字控制方案。采用该方案在微小飞轮工程样机上进行PID与单神经元PID算法的对比实验,结果表明:单神经元PID算法简单易于实现,超调量小,提高了力矩输出精度;该方案实现简单,重量轻,功耗低,集成度高,精度高,满足微小卫星的技术特点。

摘要：高速磁悬浮鼓风机由于采用磁轴承支撑和高速直驱的工作方式,相比于传统鼓风机可以显著提高工作效率,具有清洁、静音、维护费用低,无需油膜润滑等优点,但是相对于传统鼓风机,高速磁悬浮鼓风机对涡轮叶片的锁紧装置有特殊的要求。针对一台额定功率为315kW额定转速为30000r/min的高速磁悬浮鼓风机的涡轮锁紧装置进行设计和动力学分析,建立其在加速过程、稳速运行、降速过程和意外跌落过程等4种工况下的力学模型,分析了其工作原理与失效的原因,并针对磁悬浮转子意外跌落的冲击载荷进行了结构上的改进设计,使其满足在所有工况下的可靠锁紧。改进后的锁紧装置通过试验证明了其有效性和可行性,本研究可以为同类机构的设计提供参考。

摘要：基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量。应用优化设计软件iSIGHT集成有限元分析软件ANSYS,采用序列二次规划算法,以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响,对轮缘进行了优化计算,得到了相关变量的最优化结果。结果表明,其他变量最优、轮辐根数为3时,轮缘具有最小质量为2.036kg,比初始质量2.226kg减小了8.54%。提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率,对飞轮系统整体优化设计具有重要意义。

摘要：针对一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮,设计了一种由磁轴承、金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配而成的飞轮转子。通过加入金属轮毂来改善转子的应力分布、减小转子的径向应力,保证转子在高速转动状态下磁轴承和复合材料圆环之间的连接强度。转子圆环之间通过过盈装配提供初始压应力,以避免转子在高速转动时发生分层破坏;采用平面应力解析法和有限元法建立转子的应力分析模型,研究了金属轮毂、复合材料圆环厚度和环间过盈量对转子应力分布和强度的影响。最后,提出了转子的优化设计方案。实验结果显示,转子的额定转速达到50 000r/min,储能总量为1 110Wh,储能密度达到40Wh/kg。研究结果表明:加入金属轮毂、增大复合材料外环的厚度以及中环和外环的环间过盈量,可以提高转子的强度、极限转速和储能密度。

摘要：半导体激光器常用于抽运与检测激光光源用于原子物理实验与量子科学仪器的研究,而半导体激光器的各特性参数,如阈值电流、峰值波长、输出功率、使用寿命等,均与温度相关,因此对其进行温度控制很重要.根据激光器输出功率与温度之间的关系,提出一种基于光电二极管(PD)的激光器温度控制系统,通过激光管内部集成的PD所获得的激光器光功率,进而得出激光器发光芯片温度,与热敏电阻相结合,以半导体制冷芯片为执行器,构成双闭环控制系统,可实现高精度长期稳定激光器温度控制,稳定度优于±5 m K,能够满足原子物理实验与研究对半导体激光器的要求.

摘要：针对磁悬浮分子泵中非对称大惯量刚性磁悬浮转子高速运行时出现的涡动模态失稳的问题,建立了非对称刚性转子的动力学模型,并提出了一种针对非对称转子的转速自适应的多通道单边滤波PIDC控制方法,在不同的转速段内自动切换反馈通道,通过优化预调参数对转子远离质心一端出现的涡动模态失稳的现象进行相位补偿,仿真结果表明,这种PIDC控制算法简单易用,可以有效解决高速下陀螺效应导致的转子一端进动和章动模态失稳的问题。通过实验验证了该方法的可靠性,分子泵样机平稳升速到21 000 r/min,样机达到了设计真空性能指标。