梳状电容式微加速度计温度性能优化

零偏温度漂移是影响高精度MEMS加速度计整体性能的关键指标，敏感结构机械零位的温度漂移和电路零位(电容检测电路）的温度漂移是加速度计零偏温度漂移的直接原因。分析了影响加速度计零偏温度系数的3种主要影响因素，提出了某型加速度计伺服电路温度性能测试筛选方法，有效减小了电路零位的温度漂移。采用了全硅表头，同时对表头封装粘接方式进行优化，大幅减小了表头机械零位的温度漂移。经过这些优化措施后，加速度计的温度性能得到了明显改善，零偏温度系数由1.3mg/℃减小到0.5mg/℃，零偏的常温稳定性(1h）达到0.108mg，重复性(6次）达到0.141mg。     

减载加速度计组合减振设计与分析

运载火箭飞行过程中振动量极大,影响减载加速度计组合输出精度,必须加上减振器才能满足系统指标的要求。同时,为了实现减载加速度计组合小型化、轻量化的要求,采用四点减振的减振方案,介绍了减载加速度计组合减振设计过程,并采用ANSYS有限元软件分析了减载加速度计组合未采用减振系统情况下的模态、应力和加速度响应。通过在减载加速度计组合底座上安装4个减振器,使用电磁振动台对减载加速度计组合3个方向进行正弦振动及随机振动试验。试验结果表明,减载加速度计组合采用的四点减振形式可以有效地隔离振动,减载加速度计组合输出精度满足系统提出的零偏均值小于4mg的指标要求,减振器指标设计合理。     

低成本的多普勒-捷联惯性组合导航系统

本文研究了一种采用低精度的惯性器件,应用卡尔曼滤波技术的多普勒捷联惯性组合导航系统。讨论了组合方案,推导了系统的动态方程,设计了一种最优和四种次优卡尔曼滤波器。对系统进行了协方差分析。分析结果表明,采用随机漂移为0.1°/h的陀螺仪,零位误差为10^-4g的加速度计,应用卡尔曼滤波技术可以实现1nmile/h的导航精度,成为一种低成本、中等精度的导航系统。     

基于可调感温电桥的MEMS传感器恒温控制模型研究

温度漂移是限制MEMS传感器高精度应用的重要因素,恒温控制方案可从源头上降低温度漂移对其性能的影响。针对环境温度波动和温度梯度分布问题,提出了一种基于可调感温电桥的恒温控制模型,目标控温点通过不同温度信息加权得到,加权系数可由电学参数便捷调整,最终实现不同温度分布情况下的恒温点控制。同时,模型中增加了环境温度抑制电路,实时监测环境温度波动并将误差信息反馈至控制信号。利用Simulink搭建了热电一体化仿真模型,融合了具体电路结构和热学微分方程,仿真了热阻、热容和环境温度等因素对控温点的影响。考虑到环境温度(-55℃～55℃)以阶跃和斜坡方式变化,增加了环境温度抑制电路的模型,在温度稳定度方面分别优化了46.8倍(从1.7272×10^-4/℃到3.69×10^-6/℃@阶跃变化)和47.3倍(从1.5373×10^-4/℃到3.25×10^-6/℃@斜坡变化)。因此,所提出的恒温控制模型可有效抑制环境温度波动对恒温点的影响,并可应用于不同温度梯度分布情况,提高了恒温控制方案的适用性,缩短了设计周期。     

TA32高温钛合金超塑性能研究

采用恒应变速率法对TA32高温钛合金板材进行超塑拉伸,研究了温度920～980℃和应变速率5×10^-5～1×10^-3 s^-1条件下材料的超塑变形行为,并分析了锥形件胀形过程的变形特征和微观组织演变规律。结果表明,TA32合金具有良好的超塑性变形能力,温度920℃、应变速率1×10^-3 s^-1时最大延伸率达到864%。温度为940℃和960℃时,受平面应力变形的锥形件高度较高,分别为90 mm和92 mm;经过不同变形量的变形后微观组织变化并不显著。     

TiBw/TA15复合材料板材超塑变形行为研究

研究了TiB_w/TA15复合材料板材在900~960℃、5×10^-4~10^-2s^-1条件下的超塑变形行为。结果表明,TiB_w/TA15复合材料流变应力随拉伸温度的升高和应变速率的减小而降低,在940℃、5×10^-3s^-1变形条件下获得的最大超塑性伸长率为439%。利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程所建立的峰值应力本构方程为ε·=3.55×10⁸[sinh(2.0×10^-2σ)]^1.99×exp(-6.381×10⁵/RT),其变形激活能Q=638.1kJ/mol。复合材料超塑性变形组织与拉伸温度和应变速率密切相关。高温低应变速率有利于基体α相的动态再结晶以及晶须与基体处孔洞的愈合,低温高应变速率下,孔洞更易萌生于增强相与基体结合界面的端部。动态再结晶对复合材料超塑性的发挥起着关键作用。     

一种弹性胶粘剂在石英加速度计中的应用

针对石英加速度计偏值问题,提出了摆片组粘接胶粘剂的选用原则,并应用有限元软件进行了仿真研究.分析结果表明,固化后弹性模量小的胶粘剂粘接面产生的应力较小,有利于提高石英加速度计偏值的稳定性.进一步对选用的弹性胶粘剂进行了强度检测,测试结果表明石英加速度计的偏值稳定性得到了明显改善.     

S型软导线对陀螺加速度计零偏的影响

为了达到降低摆式积分陀螺加速度计零偏(K₀)的目的,提出了一种S型软导线。针对其结构形式与排布,对仪表零偏(K₀)和浮子组件干扰力矩(M)的影响进行了分析。将S型软导线分割为相切的圆弧,通过改变圆弧弧长、圆弧对应半径以及软导线水平偏角(α)等参数,采用ANSYS Workbench仿真软件Mechanical模块得到了在给定约束条件下软导线变形程度、应力应变分布以及自由端反作用力大小等信息,结合结构尺寸计算了软导线施加在仪表浮子组件上的干扰力矩和加速度计零偏的数值,为优化软导线结构与布局提供了参考。仿真结果表明：随着总弧长、弧长半径以及水平偏角的增大,干扰力矩M和零偏K₀呈现出先减小后增大的变化趋势,而随着圆弧等分段数的增多,干扰力矩M和零偏K₀则迅速增大。     

光纤传感环圈骨架热应力仿真计算与实验研究

针对光纤陀螺温度问题,重点分析光纤传感环圈骨架的热应力效应.首先通过Ansys仿真计算,给出了铝合金、钛合金、碳纤维复合材料以及玻璃布板四种不同材料骨架随温度变化的应力大小;然后设计实验,将光纤中的温度应力效应和光纤环骨架引起的热应力效应区分开,通过应力分析仪测试,得出实际的热应力曲线,通过实验验证了仿真计算的准确性.在所测四种材料中,碳纤维复合材料的热应力最小,在120℃的温度范围内,仅有220με,其次是钛合金材料,铝合金产生的热应力则最大,在120℃范围内,达到6000με.根据仿真和实验结果相互印证,碳纤维复合材料最适合制作光纤环圈骨架,而通过附加缓冲层的方式可以优化铝合金骨架的温度性能.     

基于粒子群算法的石英挠性加速度计温度补偿方法研究

由于使用环境的需求,需要光纤惯组具有较宽的工作温度范围,一般在-40℃~60℃温度范围内有稳定且准确的输出。而实际情况下温度变化会使惯性器件输出产生温度漂移,制约惯组的输出精度。以工程实例为依托,以光纤惯组中低精度石英挠性加速度计作为研究对象,首先分析了石英加速度计的温度特性,然后设计了一种基于粒子群算法的石英加速度计温度补偿方法,并以温补后器件的零偏特性为依据,利用试验平台对温补效果进行了试验验证。试验结果表明,该温补方法能够有效补偿石英加速度计的温度漂移,补偿后的零偏稳定性较补偿前有数量级上的提升。     

Experiments with numerically controlled atomic clocks

Long term timing stability of present atomic clocks can be considerably improved by simple numerical algorithms which correct both the inherent frequency bias and the effects of supply voltage variations and outside temperature. Rubidium units are demonstrated to operate with less than 100 ns errors per week or any sensible longer interval corresponding to relative uncertainties of 10^-13. Often a linear subtraction of frequency offset which can be realized by a microprocessor controlled digital delay line is sufficient. A cesium clock could be run at 10^-15 level, but reliable and reasonable real-time measurement techniques do not yet exist     

纯铁材料动态力学性能测试及本构模型

研究纯铁材料的动态力学性能并建立其本构模型是开展纯铁材料工程应用和数值模拟研究的基础,利用Instron材料试验机和分离式Hopkinson压杆试验装置,对纯铁材料进行了常温下不同应变率（10^-3~5×10⁴s^-1）和应变率为10⁴s^-1时不同温度下（200~800℃）的动态力学性能测试,获得了各种载荷下的应力-应变曲线。试验结果表明,纯铁材料的塑性流动应力对应变率和温度非常敏感,具有明显的应变强化效应、应变率强化和增塑效应以及热软化效应。基于Power-Law本构方程,通过试验数据拟合得到了纯铁材料的动态本构模型参数,拟合曲线与试验数据吻合较好,表明该模型能较好描述纯铁材料在动态载荷下的力学行为。     

基于热力学的HTPB/AP复合底排药损伤本构模型及损伤差异分析

为研究HTPB/AP复合底排药（CBBG）单轴拉伸力学性能,进行了准静态（233~301 K,8.3×10^-5~8.3×10^-1 s^-1）和冲击（233~323 K,1 200~8 000 s^-1）加载实验。实验结果表明,各工况下的真应力应变曲线均有明显的屈服点,初始模量、屈服应力及后屈服阶段形态均呈现显著的温度和应变率相关性。在不可逆热力学框架内,推导了热力学力表达式和内变量演化法则,结合初始模量和屈服应力模型,建立了黏弹-黏塑-损伤本构模型。根据HTPB/AP CBBG宽泛温度和应变率实验数据,利用一维形式的本构模型进行了参数辨识和模型验证。结果表明,该模型能较准确描述黏弹性阶段和后屈服阶段。不同工况下的损伤演化律表明,冲击加载和低温均有利于损伤扩展。     

Minus 35kV Space-Borne Instrument Power Supply

A -35kV power supply has been developed for a plasma experiment on the out-of-ecliptic mission. In addition, an isolation transformer has been developed to provide low voltage power at the -35kV potential. The design features incorporated to produce a spaceflight power supply housed within a 4 × 4 × 2.5 in package are discussed. The supply is powered from an unregulated spacecraft bus and provides a regulated output of -35kV ± 5 percent with less than 0.5 percent ripple over a temperature range -20°C + 60°C. The unit serves as a bias supply with an output current less than 0.5 , ?A. With the supply essentially operating unloaded, 5 percent regulation is achieved by sensing and regulating the first stage of a 12-stage Cockcroft/Walton multiplier. Control of the ac voltage input to the multiplier stack provides the regulation. The isolation transformer utilizes a ferrite u-core with the primary and secondary windings placed on opposite legs for separation. The transformer is encapsulated with the power supply.     

飞机环控系统供气温度、流量和湿度对座舱热负荷的影响

 将歼击机前机身置于电辐射加温器内,当座舱盖温度达６０℃,飞机座舱驾驶杆周围温度稳定在４０℃时,座舱空气调节系统使用不同的供气温度、供气流量、含湿量进行通风降温,观察对座舱温度和人体温度参数的影响。供气温度与座舱三球温度指数（ＷＢＧＴ）和座舱平均舱温（Ｔｄｂ）呈正相关。供气流量３００ｋｇ／ｈ降温效果优于２５０ｋｇ／ｈ。供气温度与２０ｍｉｎ时的平均皮肤温度下降值（ΔＴｓｋ）呈负相关。供气温度高,人体出汗量高,人体热反应明显。ＷＢＧＴ３０℃,使用０℃供气温度在短时间内可使座舱温度和人体Ｔｓｋ降至工效区范围,多数指标可满足国家军用标准的要求。     

DZ408合金低周疲劳行为

研究了 DZ408合金在950℃,1000℃和1050℃,应变比为0．05条件下的低周疲劳性能。结果表明：平均应变为正时,非对称循环应变控制会产生平均应力松弛现象,且随着温度与应变幅的增大,平均应力松弛速率增大;在950℃,1000℃和1050℃时,材料具有 Massing 特性,采用修正的 SWT 模型能很好地预测不同温度下应变比为0．05的低周疲劳寿命,且给出了修正 SWT 模型参数随温度变化的关系式Δεt 2σmax ＝（－38．9＋0．101 T）N（0．96－0．0014T）。     

Ti-6Al-2Zr-1M0-1V合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-6A1-2Zr-1Mo-1V钛合金铸态材料进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验，温度范围是700～1000℃，应变速率范围是5×10     

Investigation on the Orientation Transition of Oriented Magnetostrictive TbDyFe Crystals

<110> and <112> TbDyFe magnetostrictive oriented crystals were prepared by the zone-melting unidirectional solidification method at 240 mm/h and 720 mm/h respectively. <112> oriented crystals were also obtained with <110> oriented seeds with the same technique as for growing the <112> oriented crystals. It is confirmed that this technique is stable for growing the oriented crystals in the TbDyFe alloys. Meanwhile, the variation of orientation, the solidification morphology and the magnetostriction were studied during the transition from <110> oriented seeds to the <112> oriented crystal growth. As the growth speeds up, the preferred orientation changed from <110> to <112>, and its morphology develops from of initial cellular to dendritic gradually. When an axial compressive pre-stress of 10 MPa is applied, the magnetostriction at the bottom, the middle and the top are 972×10-6, 918×10-6 and 900×10-6 at 100 mT respec-tively. The middle sections with mixed orientations have the same high magnetostriction performance as those with a single preferred orientation, which may be due to its celluar-dendritic morphology.     

航天飞行器轻质纳米材料高温隔热性能

纳米隔热材料是一种新型航天飞行器热防护材料。本文使用自行研制的高速飞行器热试验系统,对Al₂O₃纳米材料的高温隔热性能进行试验研究及数值计算,为高速航天器热防护系统的安全可靠性设计提供重要依据。研究结果表明,厚度仅为10 mm的Al₂O₃纳米材料板,当前表面温度为1 200℃时（1 800 s）,前后表面的温度差高达880.9℃,后表面温度降低了73.4%,且隔热性能稳定。另外与某空天飞行器轻质陶瓷材料进行了隔热性能的对比试验,结果显示轻质陶瓷材料板的背壁温度要比Al₂O₃纳米材料板高56%。说明Al₂O₃纳米材料的高温隔热性能非常优异,在航天器和高超声速飞行器热防护中具有重要的应用价值。由扫描电镜（SEM）图像知,当温度超过1 200℃后,Al₂O₃纳米材料颗粒快速聚集生长,颗粒间的空洞尺寸显著增大,材料内部纤维出现熔融现象,裂纹数量增多、深度及宽度显著增大,影响材料表观导热率。另外,当温度高于1 200℃时,纳米材料板边界出现了较大的收缩变形和弯曲变形。基于试验结果可知,Al₂O₃纳米隔热材料应该在小于1 200℃的热环境中使用。