Electrostatic accelerometer with bias rejection for gravitation and Solar System physics

Radio tracking of interplanetary probes is an important tool for navigation purposes as well as for testing the laws of physics or exploring planetary environments. The addition of an accelerometer on board a spacecraft provides orbit determination specialists and physicists with an additional observable of great interest: it measures the value of the non-gravitational acceleration acting on the spacecraft, i.e. the departure of the probe from geodesic motion.     

冲击加速度校准中低通滤波器的应用

介绍了在冲击加速度校准中,为了抑制电、机械等干扰和噪声对冲击加速度测量结果的影响,采用二阶巴特沃斯型低通滤波器,通过时间序列翻转、二次滤波等方式,实现零相移的低通滤波效果。并比较不同截止频率下,低通滤波器对衰减程度不同的冲击加速度波形产生的峰值偏差,给出不同加速度波形下,低通滤波器截止频率选择应注意的问题。     

Diffusive shock acceleration at interplanetary perpendicular shock waves: Influence of the large scale structure of turbulence on the maximum particle energy

We calculate the maximum energy that a particle can obtain at perpendicular interplanetary shock waves by the mechanism of diffusive shock acceleration. The influence of the energy range spectral index of the two-dimensional modes of the interplanetary turbulence is explored. We show that changes in this parameter lead to energies that differ in at least one order of magnitude. Therefore, the large scale structure of the turbulence is a key input if the maximum particle energy is calculated.     

简谐力激励下多组件结构系统的整体优化设计

多组件结构系统整体优化设计通过协同优化支撑结构拓扑构型和组件布局来使结构系统的位移响应最小。本文提出通过模态加速度法（MAM）求解多组件结构系统的位移响应,并以位移响应值最小作为优化目标;引入多点约束（MPC）方法模拟组件与设计域间的铆钉或螺栓连接形式;采用有限包络圆法（FCM）来避免组件之间及组件与设计域边界产生干涉。建立了多组件结构系统整体优化问题的数学模型,并对动响应目标函数关于设计变量的灵敏度进行了推导。最后,通过几个算例验证了整体优化方法在简谐力激励下求解问题的可行性及其在实际问题中的有效性。     

多通路激光火工品等效测量装置设计

激光火工品起爆系统的功能完整性影响着火工品的正常起爆。为了检测起爆系统的完整性,设计了一款以FPGA为核心的多通道激光火工品等效测量装置。该装置利用光电转换电路、放大滤波电路、A/D采样电路以及双SDRAM存储机制对每个通路的起爆激光功率进行连续采样,并通过板载CPCI总线与上位机完成控制指令和数据交换。试验表明,该装置激光功率采样精度和时序采样精度均满足设计要求,系统设计方案可行。     

电负性气体等离子体推力器研究进展

目前广泛应用的电推力器中,大多采用加速单一正离子的方式来获得推力和相应比冲。该加速方式需要增设中和器,对喷射出的正离子进行中和以保持羽流电中性,否则将导致航天器自充电,对其通信和电子器件造成损害,并减弱加速场。为了简化系统结构,延长推力器寿命,提出了一种能够交替加速正、负离子来获得推力的电负性气体等离子体推力器。分析了该推力器的工作原理和加速过程,指明了包括电负性气体种类选取、电子过滤装置设计要求、如何施加周期性栅极偏置电压加速正、负离子以及合理诊断离子数密度等关键技术,为后续研究工作提供了参考。     

基于滚动时域优化的旋转弹解耦控制器设计

旋转弹在飞行过程中会受到外界干扰和不确定性的影响,并且存在气动交联、惯性交联和控制交联,为了实现稳定飞行,有必要进行解耦控制器设计。提出了一种基于滚动时域优化（RHO）的解耦控制方法。将旋转弹和舵机系统的动力学模型用状态空间形式描述,基于旋转弹、指令滤波器、积分跟踪误差的状态方程得到一个增广状态方程。采用基于指令滤波器的滚动时域优化方法进行控制量解算,根据系统输出与指令信号之间的差值实时调节控制器增益,实现旋转弹解耦控制。从加速度控制仿真结果可以看出,所设计的控制系统基本不受转速、建模误差和外界干扰的影响,具有较高的鲁棒性。      

陀螺力矩器标度因数变化模型及稳定性研究

 力矩器作为动力调谐陀螺(DTG)的关键器件,影响着陀螺在贮存条件下的长期稳定性。力矩器标度因数是衡量陀螺稳定性的重要参数。为研究动力调谐陀螺仪力矩器标度因数的变化原理和规律,以故障模式、机理和影响分析(FMMEA)方法为基础,分析贮存条件下陀螺力矩器标度因数变化主机理,确定影响其变化的机理部位和应力类型;结合底层主机理部件胶蠕变和磁钢退磁随环境应力、时间的变化趋势,建立系统层力矩器标度因数变化量的长期预报模型;以某DTG为例,结合其贮存剖面,进行基于模型的贮存稳定性分析,计算得到5年内力矩器标度因数变化值,与历史数据相比较,二者趋势一致,证明本文研究方法的正确性;同时利用建立的变化模型进行陀螺加速性分析,得到陀螺参数的加速因子,为加速退化试验的设计提供依据。     

弹上电子产品起飞前工作时间折算研究

基于MIL-STD-810F等效公式,给出了弹上电子产品在导弹发射前通电工作时间折算为飞行任务时间的环境因子计算方法;论述了因发射前振动量级极小,发射前工作时间可以忽略不计;提出了加速试验方式,使高可靠性、长时间工作电子产品可靠性试验验证成为可能。     

基于光敏树脂分析的3D打印加速度传感器设计

MEMS加速度传感器所采用的硅微机械加工技术存在个性化定制、小批量生产成本方面的不足，而3D打印技术的优势就在于无需模具的自由化定制、一机多用实现低成本产品生产，3D打印的发展趋势就是实现微纳尺度结构的制造。在此背景下，采用光固化立体成型技术设计了一种3D打印压阻式加速度传感器结构。传感器基底使用耐高温光敏树脂制作，并采用丝网印刷工艺在基底表面印制导电碳浆形成应变计结构。为此，首先对耐高温光敏树脂的相关热学与机械性能进行分析。通过测试，得到该光敏树脂固化后的起始分解温度等热力学参数。其次，通过控制光敏树脂紫外光固化时间，取得了较好杨氏模量和弯曲强度的树脂，且为该加速度传感器的结构仿真优化与制作工艺提供了必需数据与重要依据。除此之外，还对所设计的碳浆应变计结构进行了测试，得到了有效灵敏系数。通过以上工作，为最终实现3D打印加速度传感器的制作做好铺垫，助力3D打印技术与MEMS传感器技术相融合。