采用MEMS微反射镜的硅眼

美国陆军正在推动在芯片上实现系统集成以降低卫星尺寸和重量的有关课题的研究。研究人员发现自适应光学是一项有希望的技术 ,有利于降低空基光学系统的重量和成本。硅眼就是在芯片上集成的自适应光学系统 ,可以同时实现模拟波前探测、重建和补偿 ,系统的运行点类似于生物系统中的视网膜。自适应光学系统的核心是ＶＬＳＩ混合波前重建芯片。信息处理量得益于更多地允许在模拟条件上实现处理 ,而不是纯数字系统。波前处理系统还可以与近全波前传感器一起使用 ,同时具有Ａａｒｔｍａｎｎ剪切 ,相位合成与展开 ,以及基于波前传感器的相关性能等…     

基于马赫线切割的楔形乘波前体改进设计研究

为了改善楔形乘波前体两侧大下反角对其横航向静稳定性的不利影响,利用马赫线切割方法对其进行了改进设计。该方法为在不影响进气道入流的条件下,对前体预压缩面的改进提供了基础。通过斜激波关系式求出了后掠斜楔激波脱体的临界参数,将其应用于楔形乘波前体的改进,使改进后的外形仍具有乘波特性。使用以上方法对典型楔形乘波前体开展了改进设计,采用数值模拟方法对改进外形进行计算分析。结果表明无粘流场中进气道入流区域的流场与原楔形乘波前体完全一致,无粘升阻比有所提高;同时,改进外形的横航向静稳定性与原楔形乘波体相比有明显改善。粘性数值模拟结果显示改进外形在有粘条件下仍具有较好的乘波特性和升阻比。     

层状固体结构表面性质的非线性兰姆波定征方法

提出用非线性兰姆波方法定征层状固体结构的表面性质,分析了层状固体结构表面性质变化对兰姆波二次谐波发生效应产生的影响。基于Ritec-SNAP系统建立了非线性兰姆波实验系统,当表面的覆层面积和覆层厚度发生变化时,在兰姆波具有强烈非线性效应的条件下,测量了兰姆波的基波及二次谐波的幅频曲线,结果显示表面性质的微小变化将显著地影响到兰姆波的二次谐波发生效率。借鉴声-超声技术中的应力波因子方法,定义了兰姆波应力波因子,实验结果表明,利用兰姆波二次谐波的应力波因子可对层状固体结构表面性质的变化情况进行准确定征。     

基于两维空变滤波的PFA波前弯曲误差补偿

极坐标格式算法(PFA)因受波前弯曲误差的影响,其有效成像场景范围受到一定的限制。采用图像域的空变滤波(SVPF)处理可以有效补偿波前弯曲误差,但为了简化分析,已有SVPF方法在补偿过程中都采取了一定的近似,在对大场景进行高分辨率成像时仍然不能满足聚焦精度要求。对PFA的极坐标格式转换给出了一种新的解析解释,利用该解释推导得到了精确的波前弯曲误差表达式;基于该波前弯曲误差模型,提出了一种基于两维SVPF处理的波前弯曲误差补偿方法。最后通过仿真数据处理验证了该算法的有效性。     

高速列车突入隧道与缓冲结构时的数值模拟

对高速列车突入单线隧道-缓冲结构物体系的空气动力学进行了研究，采用有限体积法进行区域离散，控制方程为三维粘性、可压缩、不等熵、非定常流的Navier-Stokes方程，并引进了两种形状的缓冲结构物以了解在隧道入口压缩波前的形成。模拟结果表明，缓冲结构物能有效地降低压力波和微气压波前的压力梯度。     

横向剪切干涉检测非球面波前数值模拟

横向剪切干涉检测方法用于非球面加工过程中检测是经济且高效的方法。从数值模拟的角度,分析了基于像差最小原则的非球面度;模拟了非球面波前的横向剪切干涉图,并利用基于Zernike多项式拟合的最小二乘法进行了波前重建数值模拟,给出了数值模拟结果,为该方法的实际应用提供了理论依据。     

轴对称近似等熵压缩流场的乘波前体优化设计

以升阻比为优化目标，在来流马赫数Ma=2—4及飞行高度H=20km-24km条件下，进行了轴对称近似等熵压缩流场的乘波前体优化设计，通过CFD验证Ma=4优化乘波体的气动特性，并研究了Ma=3优化乘波前体在非设计条件下的气动特性。结果表明：近似等熵压缩下表面的乘波前体在设计条件下具有良好的气流压缩效果，可满足机体／发动机一体化设计的需要；乘波前体升阻比在1．5—1．9之间，纵向压心位置靠后；非设计条件下，压缩波不聚焦，小于设计马赫数升阻比时降低，大于设计马赫数时升阻比略大。     

基于前体激波的内转式进气道一体化设计

在腹部进气的乘波前体/内转式进气道的一体化设计中,为使进气道捕获截面和唇口型线的形状与飞行器前体激波较好匹配,提出一种基于前体激波形状的一体化设计方法。首先,计算乘波前体流场并提取前体激波形状;其次,将进气道捕获型线（ICC）投影在前体激波曲面上,得到可全流量捕获的进气道唇口型线（IFCC）;再次,给定进气道基本流场的中心体轴线位置,确定基本流场的入射激波形状;然后,给定基本流场的沿程压缩规律,应用特征线法确定进气道的基本流场;最后,将ICC顺来流方向投影至进气道入射激波曲面上,经流线追踪和黏性修正得到最终的进气道型面。数值模拟结果表明,对于典型飞行器前体,在设计马赫数为7.0的条件下,应用该方法得到的进气道流量捕获系数达0.976,隔离段出口截面的马赫数、压比和总压恢复系数分别为3.17、38.9和0.487。     

压力分布可控的高超声速进气道/前体一体化乘波设计

在二维弯曲激波高超声速进气道基础上,发展了一种压力可控的进气道/前体一体化乘波设计方法。通过事先指定前体/进气道壁面压力分布,结合二维特征线反设计方法,可以逆向设计出流向、横向压力分布规律都可控的进气道/前体外压缩段型面。采用该方法,设计了一种二维进气道/前体一体化方案,并对其进行数值模拟。结果表明：设计状态下,与不带侧板二维进气道相比,此类一体化方案中的进气道设计状态流量系数提高27%,出口压比提高48.5%,总压恢复系数提高10%;与楔导乘波理论设计的一体化方案相比,压力可控的一体化方案具有相似的外形尺寸和乘波特性,但进气道流量系数则较楔导乘波方案提高了5%,进气道出口压比提高6.4%,总压恢复系数提高2.3%。     

一种乘波前体进气道的一体化设计及性能分析

采用特征线方法设计了具有直线初始激波、内收缩段消除激波反射、出口参数均匀可控的基准内锥流场.基于密切内锥(osculating inward turning cone,OIC)乘波体设计方法,发展了一体化密切内锥乘波前体进气道(osculating inward turning cone waverider inlet,OICWI)设计技术.基于一体化基准内锥流场和前体进气道设计技术,设计了密切内锥乘波前体进气道.采用数值软件对设计的乘波前体进气道进行了仿真分析,结论如下:①OICWI的设计是遵循气动原理的.②一体化密切内锥乘波前体进气道的前缘形状、内收缩比及出口参数可以根据需求定量准确设计.③理论设计结果和模拟结果吻合一致,证明设计方法是正确可靠的.④数值模拟研究结果表明一体化密切内锥乘波前体进气道具有较好的出口流场均匀度及较高的流量捕获率和较高的总压恢复特性.      

透镜-反射镜式测量镜对干涉微位移测量的影响

采用基于透镜-反射镜式逆反射光路的干涉仪进行微位移测量时,被测位移会引起测量光束的波面变化。本文对这种波面变化和其对位移测量结果的影响进行了分析,推导出了波面变化引起的位移测量误差与透镜的焦距/有效孔径之比和位移的近似关系。对合理使用基于透镜-反射镜的逆反射方法,发挥其在干涉微位移测量中的优势,避免其不足,具有指导作用。     

光学头罩超声速绕流流场光学传输效应风洞试验研究

在Ma=3连续超声速风洞中,开展了光学头罩绕流流场光学传输效应的风洞模拟试验方法研究,进行了现场振动测量与隔离,研制了专用试验装置,采用哈特曼传感器和剪切干涉仪两种手段进行了光学传输效应的试验测量。试验中,针对试验装置各部分的不同组合状态,进行了大量的测试,研究了试验装置有效性以及试验数据重复性,着重分析了探测光束的PV值与RMS值。结果表明：导流板可明显抑制风洞洞壁边界层干扰,试验装置与方法可行,对于连续式风洞中模型绕流流场光学传输效应测试有一定参考价值。     

基于8051的激光散斑控制器

针对激光显微成像出现的散斑,提出在光线光路中振动光线控制散斑的方法。具体以8051芯片为处理器,控制AD9850-DDS芯片产生不同频率的信号,并用ULN2003增强输出,控制固定在音圈电机上的多模光纤振动,最后通过CCD所采集图像散斑对比度验证方法。利用上述方法得到结论:在将设计的散斑控制系统应用于激光显微成像,控制频率为50Hz时,采集图像的散斑噪声获得最小值,并且采用40X显微物镜实现了CD-R盘片的高分辨激光显微成像。     

相位差异技术在靶场光学测量设备中的应用

在分析光学设备需求、相位差异技术基本原理的基础上,对相位差异技术进行实验验证,并就其在靶场光学测量设备中的应用进行技术探讨。根据实验结果,原始图像的Fisher值为6.98×10-4,采用相位差异技术恢复后,图像的Fisher值提高到2.50×10-3,恢复结果验证了相位差异技术对水平传输过程中大气扰动的抑制能力。研究表明,该技术可有效改善大气湍流、光学系统像差对光学测量设备高分辨力成像的影响,还可应用于光学测量设备安装调试过程以及外场期间故障诊断和像差检测及校正。针对该技术实时性不足的问题,提出了优化算法、优化软件结构、选择高性能处理器等解决方案。     

Effects of finite weight resolution and calibration errors on theperformance of adaptive array antennas

Adaptive antennas are now used to increase the spectral efficiency in mobile telecommunication systems. A model of the received carrier-to-interference plus noise ratio (CINR) in the adaptive antenna beamformer output is derived, assuming that the weighting units are implemented in hardware, The finite resolution of weights and calibration is shown to reduce the CINR. When hardware weights are used, the phase or amplitude step size in the weights can be so large that it affects the maximum achievable CINR. It is shown how these errors makes the interfering signals “leak” through the beamformer and we show how the output CINR is dependent on power of the input signals. The derived model is extended to include the limited dynamic range of the receivers, by using a simulation model. The theoretical and simulated results are compared with measurements on an adaptive array antenna testbed receiver, designed for the GSM-1800 system. The theoretical model was used to find the performance limiting part in the testbed as the 1 dB resolution in the weight magnitude. Furthermore, the derived models are used in illustrative examples and can be used for system designers to balance the phase and magnitude resolution and the calibration requirements of future adaptive array antennas     

大容量光通信系统中规则LDPC码的研究

为研究规则LDPC码在大容量光通信系统的性能,对不同列重和不同迭代次数的短规则LDPC码在大容量光信道中的误码率性能进行了数据仿真。发现确定码长的规则LDPC码,存在最优的列重,使得在相同的冗余度时,最大程度地改善大容量光通信系统的性能;此外,误码率随迭代次数的增加具有收敛的特性,LDPC码译码时应合理地选取迭代次数。     

基于液晶光阀的动态红外场景仿真研究

介绍了基于液晶光阀的动态红外场景仿真系统构成,分析了液晶光阀的波长变换和空间调制机理。对反映红外场景仿真效果主要因素(光谱输出特性、时间响应特性和空间分辨力)进行了理论分析和研究。利用优化设计液晶光阀参数构建的动态红外场景仿真样机,测量其光谱输出特性、时间响应特性和空间分辨力,结果表明,仿真系统的输出光谱可覆盖中波和长波红外波段,可实现帧频70Hz,系统空间分辨力优于10 lp/mm(受红外光学系统和红外热像仪分辨力限制)。