火星尘埃对太阳电池阵的影响与电帘除尘研究

火星表面大量尘埃在太阳电池阵表面的累积将会导致其输出功率下降,甚至使太阳电池阵功能失效。近年来,电帘除尘方法被认为是在火星着陆任务中进行尘埃防护最有效的手段之一。本文开展了火星尘埃累积对三结砷化镓太阳电池性能影响的实验研究,得到了火星尘埃累积量与太阳电池电压、电流和相对输出功率数值模型;通过除尘技术分析,确定电帘除尘装置构型;依据制备得到的除尘电帘,对不同火星尘埃累积下电帘的除尘效率进行了研究,为火星着陆太阳电池阵遥测数据分析和开发自适应除尘太阳电池阵提供有力的技术支持。     

脑物理学中脑电位分布计算式的收敛性分析

脑物理学中,正向问题是指:已知脑电信号源的位置, 通过脑电位分布计算式来预测头皮上任一点处产生的电压.首次对三层同心球壳模型单偶极子源头皮电位分布计算式进行坐标变换, 得到任意偶极子在头皮上任一点处产生的电压值计算公式, 从数学角度给出了其收敛性的分析和证明.同时代入数据, 用数据进一步对它的收敛性作出验证, 并判断了其收敛的级数.因此, 可以用有限级数在一定误差范围内代替无穷级数, 从而求出头皮上的电位分布.为公式的实际应用提供了理论支持, 也为通过头皮电压来预测信号源在人脑中的定位问题提出了有效的解决方法, 具有较大的实际应用价值.     

低重频PD雷达的临界散射截面计算方法

提出了低脉冲重复频率PD(Pulse Doppler)雷达探测飞行器目标的临界散射截面的计算方法.针对低重频PD雷达对目标的发现概率计算过程中所遇到的问题,采用临界仰角法处理雷达的未知参数,将之合并为雷达系统特征常数.将低重频PD雷达的旁瓣杂波合理等效为白噪声,处理目标频移落在旁瓣杂波区的情况.采用等效杂波散射截面积叠加旁瓣杂波中目标临界散射截面处理目标频移落在主瓣杂波区的问题,并考虑偏置相位中心天线(DPCA)技术对目标频移落在主瓣杂波中时临界散射截面的影响,使计算结果更合理,从而完善低脉冲重复频率PD雷达在全频域中临界散射截面的计算方法.该方法可应用于计算目标突防时的发现概率.最后以E－2C预警机为例计算某目标突防过程中的临界散射截面.      

变重力场中散体颗粒堆的安息角及接触力分布

为研究重力与散体颗粒堆安息角的关系,针对颗粒系统的随机性和离散性特点,通过三维离散单元法建立颗粒的运动模型,对颗粒在不同重力场中的堆积过程进行了模拟,得出了颗粒堆的安息角及接触力概率分布.结果表明:颗粒堆内接触力构成的力链呈非规则网络状,其中,接触力近似对数正态分布,约65%接触力低于平均值;接触点中约70%处于临界滑移,其余接触点切向力与法向力的比值为均匀分布;不同重力场中颗粒堆接触力的分布规律具有相似性,即接触力相对重力无量纲化之后,其分布函数高度相符;颗粒堆的微观结构具有随机性差异,但是安息角不受重力大小的影响.     

不同形貌Ni颗粒对向列相液晶电光性能的影响

将不同形貌的Ni颗粒(类碗状Ni颗粒、Ni花颗粒和Ni球颗粒)掺杂在液晶中制备了扭曲向列相(TN)液晶显示模式液晶盒,采用液晶综合参数测试仪对掺杂不同形貌Ni颗粒的向列相液晶(NLC)显示模式液晶盒的阈值电压、饱和电压、对比度及响应时间进行了研究。结果表明,掺杂Ni颗粒后,液晶的电光性能得到明显改善,阈值电压、饱和电压均有所降低,对比度明显增大,响应时间下降。其中类碗状Ni颗粒改善效果最为明显,驱动电压降幅达到13.77%,对比度增大35.55%,响应时间降低至9.390 ms。Ni颗粒的形貌及比表面积对液晶的电光性能有很大影响。比表面积及曲率大的Ni颗粒对液晶电光性能的改善效果好。      

基于Kalman滤波的镍氢动力电池SOC估算方法

动力电池的荷电状态(SOC,State-of-Charge)是电动车能量控制的重要参数,针对镍氢动力电池,建立了一种新的状态空间模型.电池模型采用荷电状态和极化状态作为状态向量,考虑持续充放电时电荷累积效应对电池电压的影响,对模型的状态方程进行了优化,增加了电荷累积项,以提高模型在变电流充放电过程中的精度.根据Kalman最优滤波理论,设计了电池荷电状态Kalman滤波递推算法,估算方法考虑了电池电压、电流和电池温度,给出了递推计算公式.根据恒流充电、恒流放电、脉冲充/放电、变电流充/放电实验的实验数据,对模型进行了仿真分析.结果表明,采用Kalman滤波估算方法有利于提高动力电池的荷电状态估算精度,适合应用在混合动力电动车中.      

压电悬臂梁振动能量收集仿真与试验验证

基于压电陶瓷的振动能量收集器以其结构简单、清洁环保及易于微型化等诸多优点受到广泛关注。利用压电陶瓷的正压电效应,根据机电理论和结构动力学理论,采用模态法建立了压电悬臂梁的双向耦合分布参数模型,仿真分析了外激励频率和外接负载对压电能量收集器输出电压特性的影响,设计制作了铝制悬臂梁,并进行了地面振动和能量收集试验,试验结果与理论仿真吻合较好,验证了理论建模的正确性。试验结果表明,单个压电片的能量收集电压最大为73 V/N。     

基于预设载波的随机开关频率调制方法

现有的随机开关频率调制方法未考虑载波切换频率与载波频率间的关系,因此会使逆变器输出交流电产生一定的谐波畸变.为了克服这一不足,通过分析载波切换频率对随机载波信号的影响,得出预置载波随机切换时,前后两条载波的相位不匹配是造成逆变器输出电压产生畸变的根本原因,并提出采用随机切换预设载波的方法实现开关频率的随机化.仿真及实验结果表明,随机脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)方法不但可以有效抑制输出电压的高次谐波而且在波形正弦度方面优于常规随机PWM方法.     

操作系统共享数据临界保护正确性测试方法

研究了共享数据临界保护正确性测试,提出一种基于共享数据地址监控的临界保护正确性测试方法(SVAM,Shared Variable Address Monitor).SVAM由实时地址监控模块和共享变量地址列表组成.当系统运行时,SVAM在地址总线上实时监测共享变量的写操作,当系统在更新共享变量值时没有关闭中断说明对该变量的操作破坏了临界保护,存在运行风险.理论分析证明了SVAM的正确性,仿真试验证明了该方法的有效性.      

基于风致振动机理的压电发电机实验及仿真研究

随着低功耗微机电系统的发展，越来越多的微型发电机涌现，其中压电发电机为典型的代表。针对一种基于风致振动机理的柔性压电发电机进行了实验及仿真研究：建立柔性悬臂梁流固耦合仿真模型，分析柔性梁在流场中的力学环境及颤振机理；探究压电悬臂梁在亚颤振临界风速及超颤振临界风速条件下电压输出特性及其给电容充电的性能。结果表明，当风速低于颤振临界速度时，单个压电悬臂梁输出电能较小，接近于零。当风速高于颤振临界速度时，输出电压为类正弦曲线，峰值可达20V。在超颤振临界速度条件下，单个压电悬臂梁为10μF电容充电10s可达22V。微型压电发电机为低功耗微机电系统设备供电成为可能。     

直流电源输出端耦合的高频分量测试方法

针对直流电源输出直流电压中与变换器开关频率相同的高频交流电压分量的测量难题,介绍了一种基于数字示波器的测量方法,重点通过改善被测电源供电、示波器探头选择与连接、研究分析示波器操作设置等方式,解决了测量过程中受低频干扰和噪声影响而难以获得稳定高频交流电压波形或量值的问题,实现了高复现性的高频交流电压小信号测量,并对该方法的测量不确定度进行了分析与评定。     

多激励频率模式的磁感应层析成像系统

磁感应层析成像(MIT)技术在生物医学检查与诊断中有很好的应用前景。为了实现MIT对生物组织特性信息的获取,设计了具有多激励频率模式的磁感应层析成像系统。系统采用电压激励与测量的工作模式,可选择100 k Hz~4 MHz范围内的单频、扫频和混频3种激励频率模式。系统包括激励源模块、传感器线圈阵列、数据采集和调理模块、数字解调模块,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制多路复用器、程控放大器、模拟数字转换器等。经模拟实验测试,多激励频率模式系统所获得的测试数据具有较好的一致性,信噪比在46 d B以上,不同激励频率下采集的电压差数据可用于实现被测介质电导率分布的图像重建。     

吸气式高超声速飞行器耦合运动数值模拟

为了研究吸气式高超声速飞行器在俯仰/滚转两自由度耦合运动下的动稳定性问题，基于气动/运动耦合数值模拟方法并结合理论分析，针对一种类似SR-72构型的吸气式高超声速飞行器开展了进气道通流状态下强迫俯仰/自由滚转耦合运动数值模拟研究。结果表明:强迫俯仰/自由滚转耦合运动下，滚转通道的动力学方程可以简化为有阻尼的Mathieu方程形式，并且可以求得稳定性边界。理论分析表明:滚转通道的动稳定性与俯仰振荡角频率相关，在飞行器滚转振荡固有角频率附近存在2个临界角频率，当俯仰振荡角频率位于2个临界角频率之间时，滚转通道是动不稳定的。在俯仰振荡振幅较小时，数值模拟结果与理论符合较好，但实际的临界角频率与理论分析求解的值有一定偏差；数值模拟结果表明随着俯仰振荡振幅增大，导致滚转发散的角频率范围变得更宽，且向更高频率偏移。      

会切磁场推力器低频振荡特性

针对会切磁场推力器的低频振荡特性,将推力器的工作模式分为高电流模式和低电流模式,在此基础上研究了低频振荡随工作参数和磁场位形的变化特性,并针对推力系统外回路对低频振荡的影响进行了研究。结果表明,在高质量流量下,随着放电电压的增加,会切磁场推力器的工作模式从高电流模式转换为低电流模式。在高电流模式下,放电电流具有高振幅、低频率的特征,羽流比较模糊,并且电流振荡幅值随着放电电压增大呈先增大后降低的趋势,而对应的振荡频率随着放电电压的增大而增大。在低电流模式下,放电电流具有低振幅、高频率的特征,羽流有两条明显的亮线,并且电流振荡幅值和频率均随放电电压的增大而增大。在不同工况下,随着质量流量增大,放电电流振荡幅值和频率均呈现增大的趋势。研究还发现,外回路中的电阻和电感对低频振荡起到一定的抑制作用,而电容对低频振荡的影响并不明显。     

Study of the ionosphere during a magnetospheric storm using data on the ground and in space

For the magnetospheric storm of May 14–16, 1997 geophysical data of satellites DMSP and IMP-8 are compared with data of radio propagation on the high-latitude HF radio path of Heiss Island – St. Petersburg and data from European ionosondes. Peculiarities of variations of the operational frequencies range MOF–LOF (maximum and lowest observed frequencies) on the path were considered. The range has been determined by the method of oblique ionospheric sounding (OIS). The latter is more informative for observations during a magnetic storm compared to the vertical sounding method. Nevertheless, an analysis of variations of the critical frequency of the ionospheric F2 layer from the chain of European ionosondes was carried out. For interpretation of results, data of magnetospheric parameters, AE-indexes and riometer data were used. The variations of both frequency range on the path and critical frequencies of the F2 layer through the ionosondes chain during the disturbed period had certain regularities of behaviour. These regularities are being explained from the physical point of view. The analysis of the satellite DMSP data has showed that a magnetospheric disturbance causes displacement equatorward of precipitation and some growth of its width and energy.     

Controlling role of maximum usable frequencies in ionospheric informatics

Considering peak parameters of the ionospheric F region which might be observed/modelled/predicted a few relations connecting such data are pointed out. It is pointed out that the sub-peak semi-thickness of the profile depends on the peak height of the F2-layer. The dispersion range of monthly measurement of the MUFs (maximum usable frequency) inferred from M(3000)F2 is compared with that of the critical frequencies foF2 and found to be larger. The inverted Shimazaki formula yields straight-forward values of MUF from the F2 layer critical frequency and the peak height ZmF2. When comparing MUF-3000 values scaled routinely from ionograms with those obtained from foF2 and ZmF2 of the profile analysis, good agreement is obtained. It is felt that the parameter MUF-3000 is a valuable means for checking data obtained by measurements or by models or by predictions.     

挠性卫星PID受控系统特征频率

提出了挠性卫星受控系统特征频率的概念,并对其进行了分析和研究．着重研究了PID控制器参数与受控系统特征频率的关系．仿真结果表明,非约束模态受控频率随Kp或Kd值的增大而趋于卫星的约束模态频率值;刚体受控频率随Kp和Kd的增大按特定规律变化;而Ki对受控系统特征频率影响微小．最后结合仿真算例研究了受控系统特征频率在在轨辨识中的应用,在传统PID控制系统的反馈通道中引入谐振带通滤波器并以在轨辨识结果设置滤波器参数,有效地提高了控制精度．     

MHD surface waves – a source of global magnetospheric modes (resonances)?

Various mechanisms have been proposed for explanation of the global magnetospheric modes whose frequency peaks are in the frequency range 1–4 mHz. Recent papers claim: basic characteristics of the 1–4 mHz activity events observed on ground give evidences for an existence of MHD surface mode excited on the Earth magnetopause. The discrete frequencies of such MHD surface wave modes suggest an emergence of standing wave structures along the magnetic field lines lying on the magnetopause. Such discrete frequencies of MHD surface waves on magnetopause however, are not stable, at all. Contrariwise, MHD surface wave modes supported by the two plasma boundaries – the magnetopause and the plasmapause, are in accordance with existing experimental facts: discrete set of almost stable frequencies, field amplitude peaks and positions, energy dissipation, and field distribution from high to low latitudes. Mechanisms of the global magnetospheric mode resonance are pointed out as well as tools for their identification and discrimination.     

改善高频宽压控晶振频率温度稳定性方法

高频宽压控晶体振荡器广泛应用于各种接收机和应答机中,工作温度范围通常为-40℃～+85℃。对于该类晶振,极易出现频率温度稳定性相对于其内部石英谐振器明显恶化的现象。对此,从理论上分析了引起恶化的原因,并提出通过合理控制振荡电路的压控范围和石英谐振器的激励功率,可以改善高频宽压控晶振的温频特性。最后,研制并测试了4只102.3MHz压控晶振,结果优于指标要求,充分验证了方法的有效性。