图像法求液滴表面张力和接触角

空间流体实验具有无人操作的特殊性,需要对监控图像进行实时处理,得到目标参数.本文研究了利用照相机捕捉到的液滴灰度图像,分析求取液滴的表面张力、接触角、体积等物理参数的方法.针对液滴的灰度图像,利用边界提取、域值分割等图像处理方法,得到液滴的基本轮廓.建立基于液面像素点坐标的拉普拉斯方程,运用牛顿一拉夫逊法、龙格-库塔法、坐标轮换法等多种数值方法,对液滴的边界进行拟合,寻求最优的轮廓拟合点.根据最优的拟合点,确定液滴的物理参数.提出了利用牛顿法与一维寻优相结合的算法进行轮廓拟合的方法,并与文献[1]提出的算法进行了比较,证明了该方法具有收敛速度较快,拟合精度较高的特点.该方法是实现空间蒸发液滴热毛细对流和接触角测量实验的一项关键技术,同时也可以运用到非接触测量的实验场合.      

基于位姿测量不确定度的飞机对接质量评估

针对基于位姿的数字化测量辅助飞机大部件对接技术的发展与应用,对位姿测量不确定度以及基于不确定度的质量评价方法进行了研究.给出了数字化对接环境下大部件位姿的数学表达形式及意义.提出了基于协方差矩阵的位姿测量不确定度解析算法,并通过仿真算例与蒙特卡洛仿真法进行了对比,验证了该算法的有效性.给出了飞机大部件对接过程数字化测量工艺能力指数的概念,用于对测量结果的可信性进行评价;通过构建位姿测量不确定度与对接质量评估指标间的映射关系,提出了一种基于位姿测量不确定度的大部件对接质量评估方法,并以机翼-机身对接过程为案例,对方法的可行性、算法的有效性进行了验证.     

蒸发液滴空间实验研究的图像反馈控制系统

提出了一种利用图像反馈控制系统测量液滴蒸发速率的方法.该系统主要由图像采集、图像处理、反馈控制三个部分组成.其工作原理是对CCD采集到的液滴图像进行分析,得到液滴的物性参数,利用控制注液器动态注入来维持液滴的大小,由此得到单位时间内的注入量,即液滴蒸发速率.或通过对液滴图像几何尺寸的计算,得到单位时间内液滴的变化量,进而得到液滴的蒸发速率.为了从动态变化的图像中准确找到液滴的轮廓,简单介绍了基于拉普拉斯方程,运用牛顿法和龙格库塔法等数值方法,对图像轮廓进行拟合的算法理论.以拟合得到的液滴轮廓为基础,利用数值积分计算液滴的表面积和体积,从而由体积的变化量确定蒸发速率.介绍了图像反馈控制系统的软件结构和硬件结构.并给出了利用其进行液滴蒸发测量得到的实验结果.该系统是为我国SJ-10返回式卫星上蒸发与流体界面效应空间实验研究项目专门开发的.      

安监系统压力参数现场校准测量结果不确定度评定探讨

基于压力变送器现场压力测量、信号转换传输和压力终端显示,建立了安全监控系统(简称“安监系统”)压力参数现场测量系统。介绍了安监系统压力参数在线校准方法,建立了测量误差数学模型,分析了显示终端压力参数测量结果的不确定度来源,并进行测量结果不确定度的评定,经试验验证分析,给出了现场系统校准测量结果不确定度的主要贡献分量。     

iGPS测量不确定度空间分布分析方法

针对iGPS实际测量现场的快速评估与布局优化问题,研究了iGPS测量不确定度空间分布规律.给出了iGPS测量模型,据此建立了iGPS测量不确定度通用两站分析模型,进一步提出了基于两站模型变换的测量不确定度空间分布分析方法,并根据发射器覆盖范围进行了修正.该方法适用于发射器为任意数目与空间布局的iGPS测量环境,可用于计算iGPS测量环境中任一空间点的测量不确定度.构建了iGPS两站与四站实际测量环境,并进行了数值仿真计算与实际测量偏差对比.结果表明,两者数据吻合良好,该iGPS测量不确定度空间分布分析方法能有效描述iGPS测量不确定度空间分布规律.      

高温环境下物体外形轮廓动态测量与评价方法探索

针对高温环境下的物体外形轮廓测量,给出了一种基于立体视觉的动态测量与评定方法。包括实现轮廓度测量的光学特征构建方法、基于光谱原理的高温图像采集方法、理论轮廓数据建模及评价方法。通过试验将该方法的测量结果与三坐标测量机的测量结果进行了分析和比较。结果证明,该方法的轮廓度测量误差小于0.5mm,可以满足高温环境下物体外形轮廓检测的要求。     

基于数据拟合的雷达高度表告警信号测试方法

阐述了雷达高度表自动测试系统软硬件组成和原雷达高度表告警信号测试方法,指出原测试方法存在的测试效率低下问题,针对该问题提出了基于最小二乘数据拟合的雷达高度表告警信号测试方法,并给出了测试数据和实验结果.该测试方法首先应用少数激励和输出数据进行数据拟合,应用拟合函数确定发出告警信号的激励电压初始电压值,再以小电压幅度逐次调整激励电压,以完成精确测量,应用该方法可在保证测试精度的前提下大大提高测试效率.     

一种基于共面特征点的单摄像机姿态测量方法研究

利用单摄像机采集4个共面特征点图像的方法来测量物体的相对姿态变化。系统选用IR-LED作为特征点并对其发光特性进行优化控制,利用基于双线性插值的高斯曲面拟合方法确定图像特征点的坐标,最终使用解决P4P问题的一种线性解法确定特征点坐标及位姿变化信息。进行了实物和仿真实验,并对该方法进行了不确定度分析,结果表明这种方案具有较高的准确度、实时性。     

传导发射测量不确定度评定的验证

为了保证测量不确定度评定结果有足够的可信度,必须对评定的测量不确定度进行验证。概述了采用蒙特卡洛模拟法验证传导发射测量不确定度的方法,介绍了通过埃奇沃思级数估计测量结果概率分布的过程和应用蒙特卡洛方法解决实际问题的基本步骤,最后结合某试验室的实例给出了验证结果,证明在大部分频点上其根据GUM评定的传导发射测量不确定度是可信的。     

双经纬仪三维测量最佳布局

用四个参数描述双经纬仪三维测量的布局,把测量不确定度表示为测量区域坐标点的函数,并以四个布局参数为优化变量,以测量区域中最大测量不确定度为目标函数进行优化,得到最佳测量布局。     

有源集成器件PDN矢量拟合建模方法

基于矢量拟合(VF,Vector Fitting)原理和电路综合理论,提出了一种有源集成器件宽带电路建模方法,用于电磁兼容仿真.将在直流偏置下测量获得的端口参数采用矢量拟合方法转化为极点-留数与时域状态方程的形式;然后创建时域电路模型,将状态方程转化为与SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)兼容的网表电路模型.该网表可以代替原芯片PDN(Power Distribution Network)用于电路仿真,最后使用该方法对样本芯片PDN模块建模并与相应的集成电路等效模型(ICEM,IC Electromagnetism Modeling)进行对比,结果表明:矢量拟合模型相比ICEM模型具有更宽的有效带宽以及更小的模型误差.     

低能自由空气电离室优化设计

借助于空气比释动能的基本定义和概念以及空气比释动能绝对测量的理论方法,分析了自由空气电离室可以作为空气比释动能绝对测量方法的原理和条件。通过平板型与圆柱型自由空气电离室的优劣比较,选择平板型作为研究对象,详细介绍了经典的平板型自由空气电离室,并通过理论分析计算以及模拟计算的方法,优化设计包括:光阑半径、空气衰减长度、极间距等低能自由空气电离室的关键几何尺寸,以最小化空气比释动能测量时产生的总不确定度。     

低能自由空气电离室优化设计

借助于空气比释动能的基本定义和概念以及空气比释动能绝对测量的理论方法，分析了自由空气电离室可以作为空气比释动能绝对测量方法的原理和条件。通过平板型与圆柱型自由空气电离室的优劣比较，选择平板型作为研究对象，详细介绍了经典的平板型自由空气电离室，并通过理论分析计算以及模拟计算的方法，优化设计包括：光阑半径、空气衰减长度、极间距等低能自由空气电离室的关键几何尺寸，以最小化空气比释动能测量时产生的总不确定度。     

Determining CME parameters by fitting heliospheric observations: Numerical investigation of the accuracy of the methods

Transients in the heliosphere, including coronal mass ejections (CMEs) and corotating interaction regions can be imaged to large heliocentric distances by heliospheric imagers (HIs), such as the HIs onboard STEREO and SMEI onboard Coriolis. These observations can be analyzed using different techniques to derive the CME speed and direction. In this paper, we use a three-dimensional (3-D) magneto-hydrodynamic (MHD) numerical simulation to investigate one of these methods, the fitting method of  and . Because we use a 3-D simulation, we can determine with great accuracy the CME initial speed, its speed at 1 AU and its average transit speed as well as its size and direction of propagation. We are able to compare the results of the fitting method with the values from the simulation for different viewing angles between the CME direction of propagation and the Sun-spacecraft line. We focus on one simulation of a wide (120–140°) CME, whose initial speed is about 800 km s⁻¹. For this case, we find that the best-fit speed is in good agreement with the speed of the CME at 1 AU, and this, independently of the viewing angle. The fitted direction of propagation is not in good agreement with the viewing angle in the simulation, although smaller viewing angles result in smaller fitted directions. This is due to the extremely wide nature of the ejection. A new fitting method, proposed to take into account the CME width, results in better agreement between fitted and actual directions for directions close to the Sun–Earth line. For other directions, it gives results comparable to the fitting method of Sheeley et al. (1999). The CME deceleration has only a small effect on the fitted direction, resulting in fitted values about 1–4° higher than the actual values.     

基于响应面法的月球着陆器软着陆性能优化

为了提高月球着陆器软着陆性能,建立了月球着陆器的多体动力学参数化模型.对某典型恶劣工况进行了优化拉丁超立方实验设计,辨识关键实验因子.利用参数化模型和实验设计获取样本点构造了响应面模型,并检验了响应面的拟合精度.以多个动力学性能作为优化目标,用响应面计算结果构造目标函数和约束条件,对响应面参数做多目标优化.将优化所得参数代入动力学模型中进行仿真,优化效果明显,验证了基于响应面法的软着陆性能优化方法的可行性,为今后的仿真实验提供参考.      

基于波长调制谐波信号主峰拟合的气体浓度测量方法

为了提高激光波长调制光谱法(WMS)测量气体浓度的速度和准确度,首次提出了一种通过对吸收光谱谐波信号的主峰进行拟合的气体浓度测量方法。在该方法中,只扫描吸收光谱谐波信号的主峰部分来获得谐波信号(WMS-2f/1f)的峰值点。因为缩减了吸收光谱的扫描范围,所以扫描速度得到了提高。通过对吸收光谱谐波信号(WMS-2f/1f)的主峰部分进行多项式拟合,进一步提高了测量精度。详细讨论了多项式阶数的确认方法,以及拟合数据长度对测量结果的影响。通过测量不同情况下的二氧化碳浓度验证了该方法的有效性。     

一种飞机大尺寸曲面测量点差异性规划方法

数字化测量技术在飞机大尺寸零部件检测的应用日益广泛，合理规划测量点数量和分布以精确地描述待测特征已成为关键问题之一。针对复杂曲线曲面的测量点规划问题，提出了一种基于确定性表达的测量点差异性规划方法。利用非均匀有理B样条（NURBS）理论精确拟合自由曲线，通过粒子群优化算法综合优化控制点及权因子，构建高精度的拟合曲线。提出了面向曲率特性和测量不确定度的布点策略，结合曲面特性建立完整、高效的测量点规划流程。基于CAA模块程序化实现了测量点规划方法，并以试验件为验证对象，验证了所提方法的可行性和系统的有效性。      

翼型气动性能鲁棒性优化设计

讨论了一种在来流速度不确定的情况下对翼型进行鲁棒性设计的方法.介绍了单点及多点设计方法后,阐述了鲁棒性设计方法在翼型气动性能优化中的应用,并对三者进行了比较.引入了代理模型以减少计算量, 并通过遗传算法对翼型进行鲁棒性设计.借助区间分析方法讨论了翼型设计变量的扰动对气动特性上下界值的影响.应用该方法,在提高了翼型的气动性能的同时,降低了该性能对于来流速度的敏感度.