姿轨控发动机试验多阀光学同步测试方法

针对姿轨控发动机试验多个燃气阀启闭响应特性同步测试问题,通过测量激光经燃气阀喷管出口羽流后的透射光强,分析透射光强特征阶跃点来获得燃气阀启闭响应特性。基于该方法研制了六通道光学测量系统,对姿轨控发动机冷态试验多阀开展同步测量,同时获得了冷态试验5～50 Hz控制频率下6个燃气阀羽流光学响应信号。结果表明:5、10、20Hz控制频率下透射光强周期性变化明显,通过对信号进行带通滤波分析,同步获得了多个燃气阀的启闭响应时间,测量结果标准误差小于0.30 ms,同时验证了燃气阀启闭控制效果;但在50 Hz控制频率下,由于燃气阀电磁铁作动较快,燃气阀未完全闭合,因此无法获得燃气阀启闭阶跃变化特征点。该方法为姿轨控发动机试验提供了有效准确的快速非接触式测量方法。     

空间外差光谱技术应用于硼燃烧效率测量探索研究

提出了一种基于空间外差干涉和光谱分析技术的非接触、远程实时测量方法,用于硼粒子的燃烧效率检测.该方法以空间外差光谱仪为主体,结合光栅旋转对辐射谱进行测量.含硼推进剂药片经激光点火后,通过该方法记录燃气辐射光谱,实现对含硼推进剂中硼燃烧效率测量.实验结果表明,燃烧器内氧气含量显著影响硼的燃烧效率;当燃烧器内压强为0.5 ...     

非接触式表面电位探针设计与研制概述

在月球环境地面模拟实验室中,月表土壤的模拟带电情况测试需要用到非接触式表面电位探针。文章设计了一种非接触式表面电位探针,利用压电陶瓷外加驱动电压可产生形变的原理,以正弦电压信号驱动压电陶瓷周期振动,引起陶瓷片与被测带电体表面间电容变化从而产生感应电流,通过对感应电流的测量计算得出被测表面的静电电位。在实际工作中,其测量范围可达到0~4000V,测量精度优于5%。该仪器可广泛应用于表面静电带电测量及其他空间静电带电测量项目。     

基于光学靶标的天线型面高精度摄影测量

天线型面的高精度测量是天线研发与生产过程当中的一个重要环节，特别是天线表面镀有镀膜的情况就需要用到非接触式的高精度测量方式，文章介绍了利用光学靶标投射器投射光学靶标代替传统反光标志点的非接触工业摄影测量技术，并对该技术的适用性与精度进行了一系列的对比测试，利用该测量技术得出的测量精度指标RMS与三坐标测量机所测RMS值进行比较，结果表明两者RMS值仅相差0.002 mm，同时与传统粘贴人工反光标志点测量RMS值相比较优于后者0.002 mm。以上测量结果对比验证了利用光学靶标投射器对镀膜天线型面的摄影测量的可靠性与测量精度满足高精度天线型面检测需求，实现了基于光学靶标的真正意义上的非接触高精度测量，为基于光学靶标的摄影测量在镀膜天线型面检测等方面的应用提供参考。     

浮动提升式燃气阀启闭动态特性研究

高温燃气阀是固体飞行器姿轨控动力系统的重要控制装置。基于国内外燃气阀的研究,引入了静摩擦力和库伦摩擦力模型,设计一种浮动提升式燃气阀,采用动网格和UDF技术建立了燃气阀启闭过程中二维瞬态数值模型。计算结果表明,与普通喷管相比,该燃气阀内的流场不均匀性增加,阀门启闭过程中燃气阀及喷管内的流场变化是相近的,分析了在阀门启闭过程中不同开度下阀门流场内的亚音速回流区、流动分离以及激波分布情况,真实有效地模拟了燃气阀的启闭动态特性。仿真结果表明,该燃气阀结构合理,且可行性高。     

利用全光纤Mach-Zehnder干涉仪对二极管激光器瞬态特性进行表征

可调谐二极管激光器在电流调谐过程中的瞬态特性,包括瞬态输出波长和线宽等光学参数,在TDLAS系统中是一个重要的参数需要进行实时准确的测定。而常规的测量方法无法同时满足高精度与高速度的要求,因此,对短光纤延迟差拍法测量TDL的动态特性进行了理论分析和实验研究,搭建测试系统,确定了光纤延迟线长度与调谐率对差拍信号纯度的影响...     

三余度电液伺服阀静态特性测试系统研制

针对三余度电液伺服阀静态特性测试需要,设计研制了一种满足三余度电液伺服阀静态特性测试系统。测试系统以Labview平台为测控核心,给出了三余度电液伺服阀静态特性测试系统组成和工作流程,阐述了计算机测试系统、三余度信号输出模块、信号测量模块等主要硬件模块的组成和功能。介绍了软件的程序架构、界面和操作流程等。分析了三余度测试、模块化的软硬件设计,以及手动和自动结合的测试等关键技术。试验结果表明:设计的测试系统满足三余度伺服阀的测试需求,可靠性高,可操作性强,有较高的实用价值。     

一种高能激光光强测试新方案

为了测试高能CO2激光光强分布,提出利用半导体制冷片作为靶屏,用热像仪测量屏表面温度,通过热像仪的图像回推屏上光强分布.从理论上分析了工作中的制冷片在CO2高能连续激光辐照下热面温度的时空分布,给出回推光强的重构算法.     

固体自动扫描图象传感器在长度测量中的应用

本文介绍一种利用固体自动扫描图象传感器进行尺寸测量的光电测量方法。这种传感器是一种不连续的光敏元阵列(线阵或面阵)。每个光敏元相当于一个探测器。利用适当光学方法将被测物体成象在具有精确尺寸的光敏元阵列上,就能测出物体的尺寸。它输出的脉冲信号反映落在阵列上的光强分布。和其它光电测量方法比较,它不需要机械运动件来进行扫描,因而免受振动和机械结构精度的影响。文中介绍几种测量上应用的实例。     

推进剂粘弹性泊松比测试的数字图像相关方法

固体推进剂是典型的粘弹性材料,其泊松比是时间的函数,相关标准中基于接触式测量方法的结果将推进剂泊松比视为常数,影响了药柱结构完整性分析的精度。针对此问题,推导了粘弹性泊松比的松弛型定义,提出了一种基于数字图像相关方法的固体推进剂泊松比高精度测量方法,研制了相应的测试系统,并测量了某HTPB推进剂的粘弹性时变泊松比。评估试验显示该测试系统的应变测量精度可达20με,有效解决了推进剂泊松比千分位测不准的难题。结果表明,推进剂泊松比随松弛时间的增加而增加,具有明显的粘弹特性。所提方法可为粘弹性材料泊松比的高精度测量提供参考。     

40 keV质子辐照对HfO2/SiO2高反射薄膜激光损伤性能影响试验研究

在低地球轨道，低能质子辐照是造成空间光学元器件损坏的重要因素之一。激光高反射薄膜是空间激光系统中激光产生和输出部件的重要组成部分，其激光损伤性能变化直接影响激光系统的稳定性。文章采用地面空间环境模拟装置模拟低能（40 keV）质子单独作用效果，通过定点原位测量技术和光热吸收测试获得薄膜的光谱透射率、表面形貌和光热吸收特性，采用激光损伤阈值测量方法表征微小初始破坏的激光损伤阈值及损伤形貌；结合SRIM程序模拟计算粒子在材料中输运的具体过程，定量分析过程中的能量损失情况。试验结果表明，40 keV质子辐照会造成HfO₂/SiO₂三波段高反膜的激光损伤阈值明显降低。     

国外燃烧诊断技术的新进展

对近十几年来国外燃烧流场参数的非接触式激光光学诊断技术的进展作了简要回顾和评述。     

利用全光纤Mach-Zehnder干涉仪对二极管激光器瞬态特性进行表征

可调谐二极管激光器在电流调谐过程中的瞬态特性,包括瞬态输出波长和线宽等光学参数,在TDLAS系统中是一个重要的参数需要进行实时准确的测定。而常规的测量方法无法同时满足高精度与高速度的要求,因此,对短光纤延迟差拍法测量TDL的动态特性进行了理论分析和实验研究,搭建测试系统,确定了光纤延迟线长度与调谐率对差拍信号纯度的影响,并分别对DFB型TDL的动态调谐特性进行了实时测量,由差拍信号得到激光器在一个电流调谐周期内对应于不同注入电流的瞬态输出波长及其线宽,即电流调谐瞬态特性。实验结果与由光谱仪测得静态特性比较后发现两者误差在0.003nm范围内,光纤延时自外差法可以对TDL瞬态特性进行快速实时而准确的监测。将其应用于TDLAS系统可提高测量精度,且可以根据监测的瞬态特性最终实现对TDL实时监控与优化。     

激光动态液位测量技术研究

如今,运载火箭大量使用液氧、煤油等液体推进剂,其液位测量技术主要有浮子式、激光式、电容式、雷达式等。介绍并实现了一种激光液位测量系统,该系统体积小、功耗低,可适应多种测量环境,能满足航天燃料液位测量高精度、高动态、连续稳定测量的要求。系统利用相位式激光测距技术,通过测量激光回波信号的相位延迟,计算激光光程从而得到距离数据并通过客户端进行直观展示和数据存储。系统最大测量距离可达100 m,精度为±1 mm。该系统为非接触测量,耐腐蚀,通过加入反射板可实现透明、非透明液体测量。     

超快激光微孔加工技术在频率选择面制造中的应用

频率选择面作为准光学馈电系统的关键频率器件,其传输特性直接关系到整个准光学馈电系统的性能.针对馈电系统中的频率分离方案,设计了一种基于小孔阵列的准光型频率选择表面结构,用于有效分离54 GHz和183 GHz的频率信号;并利用飞秒激光微制造技术加工了有效孔径150 mm的钛合金圆柱孔阵列频率选择面,通过对准光学馈电系统样机的传输特性的实验测试,显示了飞秒激光加工群孔优良的一致性,验证了飞秒激光加工大尺寸频率选择面的有效性和可行性.     

利用TDLAS技术评估火箭基组合循环发动机试验性能

针对宽范围工作的火箭基组合循环（RBCC）发动机推力、比冲和燃烧效率等性能难以通过关键参数的实时测量直接计算的问题,提出利用可调谐二极管激光器吸收光谱（TDLAS）技术实现发动机燃气温度、H2O组分浓度和速度多参数同时实时在线非接触式激光光谱测量方法,搭建用于RBCC地面试验性能分析的时分复用-扫描波长TDLAS系统。通过试验获得的(7444.352+7444.371)/7185.597cm -1 谱线附近吸收光谱,从而得到燃气温度、H2O组分浓度和速度参数,并结合数值模拟方法确定的流场参数纵向分布,实现基于关键参数在线测量的发动机性能直接计算。该方法有助于评判燃烧组织和结构改变对发动机性能的影响。     

基于热电偶动态特性的温度预估方法实验研究

针对高温高频和非均匀热流密度条件下温度测量问题,采用激光连续加热热电偶的方法,研究了不同热流密度条件下、不同直径热电偶的动态响应特性,分析了热流密度对热电偶动态响应时间和电压变化率的影响,得到热电偶动态响应时间、电压变化率与热流密度的函数关系,并提出了一种基于热电偶动态响应特性温度预估方法。结果表明:热电偶动态特性受热流密度影响较大,在相同热流密度条件下,动态响应时间与电压变化率的指数函数呈线性关系;文中提出的温度预估方法在超出热电偶测温量程27.3%的范围内具有较小误差,能满足工程温度测量的需要。     

电液伺服阀力矩马达弹性元件智能化刚度测量技术

介绍了一种新型电液伺服阀精密弹性元件智能化刚度测量技术。针对生产现场中使用的手动测量法的不足,提出一种新的刚度自动测量方法。采用计算机驱动步进电机,步进电机作为控制执行器对精密弹性元件快速而又连续的施加载荷,实现自动加载;力和位移信号送到计算机进行处理和计算。理论分析和测试结果表明,该方法可以有效的解决精密弹性元件刚度测量中的测量精度低、操作复杂、效率低等问题,对精密弹性元件能够高效的完成刚度测量,得到刚度曲线,并且不重复性测量误差低于 1%。     

调制器相移测量方法探讨

介绍非解调情况下调制器的相移测量原理及测量方法.通过对调制信号数学模型的分析,得到一种可变延迟门测量调制器相移的测量方法,并给出了系统误差分析及有关理论数据和实验数据.     

非接触式三坐标测量系统在大尺寸测量中的应用

非接触式三坐标测量系统(LDMS)是一种配置PC的全新三坐标测量系统。它和普通三坐标测量机的功能完全相同。但无需测量工作台与导轨,便于携带和安装,故可就近装设在被测物的加工或安装现场,进行非接触式遥测,测量范围可达数十米。通过该系统在航天领域中的应用实例,对其工作原理、结构特点、操作过程及测量精度等方面进行了论述。