基于LabVIEW的单光子探测器量子效率测控软件设计CSCD

介绍了利用相关光子法测量单光子探测器量子效率的原理和测量系统,开发了一套用于该系统的测控软件。软件采用Lab VIEW的标准状态机结构,使用VISA串口程序库、Active X控件和报表生成器,编写了激光器控制、符合光子测量、测试报告生成等分支程序,实现控制状态机分支的切换,和其他各项功能的调用。实际应用表明,该软件测控系统运行可靠、界面友好,满足单光子探测器量子效率测量的要求。     

基于相关光子对的单光子探测器量子效率校准技术研究

随着量子技术的发展，对极微弱光辐射的研究方向逐渐向量子化发展，利用相关光子对法对单光子探测器的相关参数进行测量。介绍了相关光子对法的原理及相关光子源中非线性晶体的关键参数设计方法，利用波长355 nm的激光器作为泵浦光源，泵浦相位匹配角为36°的BBO非线性晶体，实现了(450～1 675)nm的相关光子输出；泵浦相位匹配角为28.1°,32.91°,31.29°的BBO非线性晶体，实现了460 nm和1 550 nm, 632.8 nm和807 nm, 1 064 nm和532 nm的相关光子对共线输出。在460 nm, 1 550 nm, 632.8 nm, 1 064 nm波长点利用符合测量对单光子探测器的量子效率进行测量，为实现多波长点至全波段单光子探测器校准奠定基础。     

单光子探测器校准技术研究进展

随着量子信息技术的快速发展,单光子探测器作为量子保密通信等领域的核心器件,一直是行业内的研究热点之一。近年来各类新技术的应用使单光子探测器的性能得到很大提高,同时,对其测试、校准技术的研究也受到关注,尤其是基于量子物理效应的新型量子计量方案得到国内外计量机构的重视。文中对单光子探测器的工作机制和单光子探测器国内外校准技术的研究进展进行了简述,梳理了国内外基于标准探测器和相关光子对开展探测效率校准以及后脉冲概率、时间抖动参数的校准技术现状,可为相关领域研究人员提供参考,并对未来技术发展方向提出展望。     

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。     

天上测控站——跟踪与数据中继卫星

航天测控系统是航天系统的重要组成部分,主要用于对航天器进行跟踪测量、监视控制和信息交换。从事航天活动的国家都建有不同规模与水平的航天测控系统。初期的航天测控系统主要由航天测控中心、航天测控站组成,后来又有测量飞机和测量船     

航天测控工程计量保障需求和管理对策研究

航天测控工程计量保障工作是完成航天器飞行测量控制任务的重要保证。对比了航天测控系统与普通电子测量仪器的功能原理,分析了影响航天测控工程测量准确度的因素,研究了航天测控工程中测量准确度和工程技术活动计量保障需求,针对航天测控工程计量保障特点和存在问题,提出了建立并完善航天测控工程计量保障体系的管理对策建议。     

一种基于探测器下行信号融合处理的无线电干涉测量方法

针对深空探测器常用下行信号体制,结合无线电干涉测量特点,提出了一种基于探测器DOR信标信号和数传信号融合处理的干涉测量方法。该方法首先通过相关处理得到DOR信号和数传信号的差分相位,利用DOR信号进行带宽综合得到时延估计,并构建时延模型;然后,利用时延模型得到DOR信号与数传信号在数传载波处的相位差,并以此对数传信号差分相位进行补偿;最后,利用DOR信号差分相位和补偿后的数传信号差分相位进行带宽综合,实现高精度干涉测量。深空探测网数据处理结果表明融合处理后时延估计随机误差明显降低;但受介质时延误差影响,融合处理对系统时延精度的改善幅度有所减小。该方法仅通过改进干涉测量数据处理方法即实现了时延估计随机误差的改善,不仅提高了信号使用效率,而且增强了航天测控系统的鲁棒性,在应急测控背景下具有特殊意义。     

基于同波束干涉的空间三维相对位置测量研究

针对深空探测器相对位置精确测量需求,建立了空间三维相对位置测量模型,研究了基于单基线同波束干涉测量(Same-beam VLBI,SBI)的空间三维位置最小二乘解算方法。利用"嫦娥3号"着陆器的测控天线与定向天线的SBI实测数据,验证了测量模型与解算方法的有效性。结果显示:SBI干涉时延随机误差约0.225 ps(0.07 mm);测控天线与定向天线之间距离误差约0.216 m,方向误差约30.4°。该研究结果有望应用于后续深空探测任务譬如"嫦娥5号"器间高精度相对测量中。     

多头锗空间γ谱仪探测效率的提高

在γ谱线天文观测中采用多头锗晶体作为γ谱仪中的中心探测器,以提高探测器的观测灵敏度。本文以一个九头高纯锗探测器系统为实例,用蒙特卡洛模拟方法,分析了入射光子在各晶体中的能损分配和各类效率的比例,给出在几种晶体输出幅度组合相加情况下,探测的全能峰效率可提高的份额。并用较完整的模型对单个晶体的模拟结果与实测结果进行了详细讨论。      

软件定义测控系统体系架构与关键技术

为了满足快速变化的民商航天测控需求和小卫星及大型星座的快速发展导致的测控任务爆炸式增长需求，将软件定义技术这一被认为改变游戏规则的革命性技术，从互联网行业引入航天测控系统，提出了软件定义航天测控系统体系架构，实现测控系统新一轮技术革新。文章首先分析了传统航天测控系统体系架构及存在问题，其次讨论了软件定义航天测控系统具有层次化设计标准，应用接口开放，系统集中控制，基础资源可灵活重组等技术特征。随后分析了该体系架构的优势及标准接口与规范、软件定义射频前端、软件定义信道和软件定义基带4项关键技术，并对软件定义测控系统发展作出了展望。研究结果表明相比传统测控系统软件定义航天测控系统架构更能满足日益发展的航天事业对测控资源的需求。     

工字钢结晶器内腔尺寸多维坐标测量机的设计

介绍了一种测量工字钢结晶器内腔尺寸的专用测量机的结构、原理、功能及测量准确度。将硬件与软件有机地结合于一体 ,经软件处理后能自动给出测量结果。该测量机通过数控软件可自动控制测头的上下、左右移动及转动。由数据处理软件完成数据的处理、误差分离与修正等功能。采用大位移高准确度的光栅位移传感器能精确的测出测头X、Y及Z方向的位移量。     

数字化组合测量辅助飞机装配质量检测技术

针对单独使用激光跟踪仪测量大型飞机壁板类组件装配质量时存在曲面数据细节信息不易采集、测量效率低等问题,提出基于激光跟踪仪和关节臂测量仪的大型飞机壁板类组件数字化复合测量方法.在保证测量精度的前提下,将关节臂测量仪(AACMM)融入到激光跟踪仪测量场中,使用两种设备进行集成检测,对大型飞机部件成形细节信息进行全面采集.同时根据飞机部件装配过程测量环节的测量特征,在Spatial Analyzer软件基础上开发了飞机壁板类组件数字化复合测量工具集,实现了对测量过程中所涉及到的设备、数据的集中管控.通过实例,验证了测量方法的有效性和效率.      

Quantum dosimetry and online visualization of X-ray and charged particle radiation in commercial aircraft at operational flight altitudes with the pixel detector Timepix

We investigate the application of the hybrid semiconductor pixel detector Timepix for precise characterization, quantum sensitivity dosimetry and visualization of the charged particle radiation and X-ray field inside commercial aircraft at operational flight altitudes. The quantum counting capability and granularity of Timepix provides the composition and spectral-characteristics of the X-ray and charged-particle field with high sensitivity, wide dynamic range, high spatial resolution and particle type resolving power. For energetic charged particles the direction of trajectory and linear energy transfer can be measured. The detector is operated by the integrated readout interface FITPix for power, control and data acquisition together with the software package Pixelman for online visualization and real-time data processing. The compact and portable radiation camera can be deployed remotely being controlled simply by a laptop computer. The device performs continuous monitoring and accurate time-dependent measurements in wide dynamic range of particle fluxes, deposited energy, absorbed dose and equivalent dose rates. Results are presented for in-flight measurements at altitudes up to 12 km in various flights selected in the period 2006–2013.     

基于CLYC闪烁体的中子能谱测量及反演方法

空间中子是影响航天器和航天员安全的重要辐射要素之一。优化中子探测器，提高测量效率，提升反演精度是中子测量的难点。中国空间站将搭载一种基于新型中子探测材料Cs2LiYCl6:Ce（CLYC）闪烁体的中子探测器，该探测器具有同时测量热中子和快中子，以及探测效率高等特点。针对该新型探测器的中子能谱反演，分析了不同能量中子在该探测器中的响应特点，分析了中子反演常用的概率迭代法和非负最小二乘（NNLS）法的优缺点，考虑到这2种方法在CLYC探测器反演应用中的不足，提出了基于增广矩阵的非负最小二乘（AM-NNLS）法。数值实验结果表明:AM-NNLS法具有反演运算效率高和反演相对误差小的特点，验证了所提方法的有效性。      

基于虚拟仪器的压力开关测试系统设计

设计了压力开关参数测试系统,能同时实现5个产品的触点接触电阻、绝缘电阻测试,动作压力和恢复压力测试。系统采用虚拟仪器技术,构建了以工控计算机及其板卡为硬件平台,以LabVIEW为软件平台的虚拟仪器测试系统。采用四端钮接法,实现了微电阻的测量,利用继电器逻辑实现了5个产品多参量的自动测试,并能根据测试结果自动判别产品是否合格。结果表明,该系统运行可靠,测试准确度高,测试效率高。     

面向机身柔性装配的在线编程技术

为满足机身数字化装配的“一架多型”和“一架多态”深层次柔性需求,使“桥架式”柔性工装具有更好的自主适应能力,必须建立相应的运动学模型,通过在线编程技术合理地规划运动控制策略.针对机身定位形式与柔性工装特点建立了柔性工装运动学模型,研究了基于仿真模型的在线编程原理、装配基准点构建方式和运动控制策略规划技术,提出了结构功能结合工艺需求驱动的仿真环境创建方法.为快速生成运动控制指令,开发了面向机身柔性装配的在线编程系统.以某飞机后机身装配为例,验证了系统的精准性、高效性和超强自主适应能力.      

7150数字多用表的自动测试研究

介绍了7150数字万用表的自动化测试技术。为了提高测试工作效率,节约时间和成本,我们运用自动化编程技术,通过GPIB电缆和GPIB-USB数据采集转换卡,将数字多用表7150和多功能标准源4808相连,搭建成自动化测试系统,并采用美国NI公司的Labview软件开发平台,结合VISA(虚拟仪器软件结构)驱动技术,编制相应的自动测试程序。文中给出了测量原理、仪器的设置操作和实际的编程步骤。自动测试系统现已运用到实际工作中,其相对于手动测试,提高了测量速度和效率,测试数据量大,实用性强。     

我国早期原子钟研制历程回顾

“2019全国时间频率学术会议”是由四个专业委员会联合每两年举办一次的20周年纪念会。20年来，我国原子钟事业已有长足发展，成为世界上原子钟研制与开发的大国。但总体上说，我们的工作还是以跟随为主，真正属于自主创新的较少。不改变这种局面，我们还难以成为独立自主的时间频率强国，为国家经济和国防建设作出应有贡献。本文回顾了我国原子钟研发的情况，提到一些从基础研究上属于原始创新的案例。阐述了这些案例是在简陋的实验条件下依靠对原子钟内各类实验现象进行深入的物理分析基础上出现的。同时，也指出了在比较粗糙的工艺条件下实现精细的技术指标中能工巧匠所起的特殊作用。文章也约略提到国内各单位间无私协作的崇高精神。本文将讲述一些故事，并就原子钟产业的问题表示一点看法。中国要实现“强国梦”，阻力和困难还很多很艰巨，我们必须拥有丰富的原始创新来加以克服。为此，坚韧的奋斗钻研精神和传统仍不失借鉴与继承意义。     

真空紫外探测器关键参数校准装置

当前真空紫外空间探测技术迅猛发展,真空紫外载荷应用越来越广,其中的核心器件真空紫外探测器的特性校准变得越来越重要,针对国内真空紫外探测器关键参数校准能力缺失问题,研制了一套真空紫外探测器关键参数校准装置,实现光谱响应率、线性度等参数的校准。论述了真空紫外探测器光谱响应率、线性度参数的校准方法,介绍了校准装置的硬件组成、校准方法和软件功能,并对其进行了测量不确定度评定。测试结果证明表明,该校准装置可以对真空紫外探测器进行主要参数的校准,校准结果准确、有效。     

基于多传感器测量的航天器舱段自动 对接位姿调整方法

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像传感器等多传感器协同测量的舱段六自由度位姿估计和调整方法。首先,采用激光轮廓传感器对舱体进行扫描,获取位姿三维点云信息,并采用改进的最小二乘法对被测舱段位姿进行求解;然后,通过CCD图像传感器获取舱段对接孔位置,通过圆拟合计算角度偏差,求解和拟合的结果将反馈至控制系统进行调姿和对接。采用Gocator 2350激光轮廓传感器及大恒MER-1810-21U3C工业相机进行舱体测量和对接实验,结果表明,舱体位姿调整精度和效率均达到对接要求。该方法结合了激光轮廓传感器的可靠性和机器视觉的灵活性,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性,足以满足未来军用以及民用的需求。