电容式微加速度计闭环检测电路

针对硅微惯性器件中的微小差分电容检测,提出了一种应用于三明治结构差分电容式微机械加速度计的闭环检测电路.通过等电势屏蔽法,相干解调技术和增加激励信号对称性等技术屏蔽杂散电容,抑制了电路噪声和共模误差,提高了检测电路的微弱信号辨识能力;静电力平衡闭环检测克服了开环输出信号的非线性缺陷,实现了高线性度、高分辨率的电容检测.设计的闭环检测电路具有电路简单、线性度好、抗干扰性强和易于集成的特点.实验结果表明,加速度计量程可达±15g,电容分辨率可达10^-16F.     

PTB关于实现量子计量三角的研究

PTB量子计量三角的组成部分为量子霍尔电阻标准、约瑟夫森电压标准和一个电子计数电容标准(ECCS),而电容的校准能力在量子计量三角的建立过程中起了很重要的作用。为了计算电子个数,采用了一个被称为r电子泵的低温真空电容,其电容值为1pF的十进制整数值。目前整个设备尚未正式运行,某些部件还处于研制阶段。虽然低温电容值在循环后的重复性好于10-6,但是要使量子计量三角型的不确定度达到预期的10-7以内,30 s的电子测量的停留时间还是相对较短。此外,计算电容的校准能力和量子霍尔电阻均有所改进。     

脉冲响应式电容传感器的研究

为解决电容传感器电路简化与测量不确定度之间的矛盾问题，采用将开关电容理论引入到电容传感器中的方法。文中分析了电容传感器的现状，介绍了两种典型的实用开关电容电路。通过试验及对试验结果进行分析，得出了研究结论。     

固相颗粒浓度射频导纳测量系统

基于射频导纳电容对流化床固相颗粒浓度的测量,采用传感探头并配置具有一定驱动能力的等位转换隔离电极（等位环）,可补偿由于挂料对测量电场产生的边缘损耗,适配专用反馈运算式非电量转换电路,从而降低了对测量结果的影响。射频导纳电容法对颗粒浓度测量主要有断层成像和射频导纳电容探头两种方式。实际测量时,可以针对介质的空间分布情况,采用不同的探针式传感器结构,提高测量的空间分辨力。因此,射频导纳电容传感测量技术是一种较为理想的固相颗粒浓度测量方法。     

基于可靠性真值表的JTC补偿电容重要性评估

为实现不同位置补偿电容的重要性评估，得到对无绝缘轨道电路(JTC)影响较大的补偿电容位置，提出一种基于可靠性真值表的JTC补偿电容重要性评估方法。建立JTC调整态和分路态模型，并仿真得到补偿电容断线时全部故障类型的调整态接收电压和分路态分路电流幅值曲线；提取相应的接收电压和最小分路电流与其阈值进行对比分析，建立JTC可靠性真值表；基于可靠性真值表计算各补偿电容的重要度系数，并通过柱形图确定对JTC影响较大的补偿电容位置。结果表明：靠近接收端的第2个和第3个补偿电容对JTC的影响较大。所提方法可协助现场维修人员确定各补偿电容的维护优先级，为补偿电容的重点监测提供依据。     

空间低温制冷控制器的缓启动电路建模分析

随着大功率空间低温斯特林制冷机的出现,制冷控制器仍采用传统缓启动和LC储能滤波串联抑制电路会产生不平稳/大超调的启动电流,造成制冷机控制器过流保护并对卫星电源及其他设备造成可能的浪涌破坏。在不增加元器件的情况下,提出一种具有启动电流反馈功能的缓启动和LC储能滤波电路配合方式。首先通过采用非线性器件MOSFET的低频微变等效模型对新旧配合电路进行了数学建模。之后针对小电感小电容和大电感大电容两种应用模式下的数学模型进行了简化和分析,在小电感小电容模式下新旧配合电路均可简化为无超调的一阶系统,在大电感大电容模式下传统配合电路为具有振荡特性的二阶系统,而新的配合电路仍为一阶系统,可以满足大电感大电容模式下启动电流无超调要求。最后通过Multisim仿真对比分析和实际试验证明了新的配合电路的合理性和有效性,试验表明启动电流均匀平稳无超调,启动电流峰值抑制约50%。     

电容传感器动态检测金属锡熔融液面的应用研究

在综述电容传感器工作原理和结构特点的基础上,依据传热学原理,提出了用陶瓷作为电容测微仪三层电极绝缘材料的新方法,提高了高频(4 MHz)平面变极间距型电容传感器在高温(700℃)环境下对于熔融态金属液面检测的灵敏度和准确度。通过对大量的动态试验测试数据的分析和计算,建立了电容传感器的输出信号与其相对锡液面的高度之间的对应关系。通过对电容传感器测试系统进行非线性补偿,解决了浮法玻璃在线CVD镀膜反应器相对于锡槽内高温熔融态锡液面位置在线测量的难题。测试结果表明,在熔融态金属锡液上方25 mm的有效量程内,动态测量的误差可达到±0.1 mm,系统工作可靠。     

具有屏蔽层的多芯电缆部分电容的数值分析

用矩量法计算最外层具有屏蔽层的长多芯电缆和具有接地板的长平行导线系统的部分电容。     

用信号流图和通用积分器设计开关电容滤波器

阐明了用信号流图和开关电容通用积分器设计开关电容低通滤波器的方法.本设计方法简明直观,物理概念清楚,便于掌握,容易推广到其它类型(如高通、带通等)开关电容滤波器的设计.文中通过一个五阶梯形开关电容滤波器的设计实例加以说明,并采用通用电路分析程序PSpice5.0来验证设计,结果表明文中提出的方法是一种设计开关电容滤波器的有效方法.      

改进的超级电容建模方法及应用

提出了一种改进的基于物理-端行为特性的超级电容建模方法,模型包含3部分分支电路,在即时分支电路里,采用了一个电压受即时电路端电压控制的电压源和一时间常数恒定的电容串联来模拟超级电容器的即时特性,同时给出了等效电路的参数确定方法.仿真结果表明,该模型可以精确描述超级电容充放电过程的非线性及充放电之后的电压自恢复特性,具有很好的静态特性和动态特性.该模型简单实用,已成功应用于均衡电路参数优化设计中,并在其它采用超级电容作为能量源的电力电子装置中有很好的应用前景.     

有涂覆层的导体圆柱空间散射特性的数值计算

文中根据带有涂覆层的导体圆柱在平面波的照射下的散射场表达式,进行了全面的数值计算,说明了虚宗量的Bessel函数和Hankel函数的计算方法,分别给出了平行极化波和垂直极化波入射时双站RCS的计算曲线,包括不同涂覆层厚度的影响、入射波频率、涂覆层介质的相对介电常数、导磁率变化时双站RCS的变化规律,获得了有参考意义的结果.     

电场的标定方法

介绍了球载双球式电场仪、微火箭电场仪和地面旋转式电场仪等3种仪器的标定方法.电场涉及空间物理、空间环境和雷电及地震等多种自然现象的特征参数,对电场的探测或监测应用日益广泛.在我国目前尚未建立电场的国家标准和军用标准的情况下,通过研制的较简易的电场标定系统,对不同结构的电场仪进行标定,均获得了与理论计算相符的结果,为电场测量数据的可信度提供了依据.      

A payload for the study of electric fields and electron density in the equatorial region

A rocket borne payload for simultaneous measurement of the electric field along and perpendicular to the rocket spin axis and the electron density in the medium was developed and flown from Thumba (8° 31′N, 0° 47′S dip) onboard two Centaure rockets for the study of plasma dynamcis in the equatorial E-region. The arrangement of sensors in this payload allows near continuous measurements of some of these parameters to be made.     

航天器介质深层充电模拟研究

针对航天器介质深层充电问题,提出了一种基于蒙特卡罗模拟和充电动力学RIC模型的介质电荷分布及电场预估新方法,利用地面试验验证了其正确性.航天器介质平板充电过程被简化为屏蔽铝板与分层介质组成的Geant 4模型,通过统计方法计算出了实际入射束流下Teflon介质内的注入电流密度和剂量率分布曲线,利用RIC模型获得了背面接地时介质中的电荷密度和电场分布,利用脉冲电声法(PEA)对不同束流密度辐照下的Teflon内部空间电荷密度进行了测量.数值模拟和地面试验结果表明,Teflon在100 keV能量电子辐照下,电荷密度和电场随着束流密度的增加而不断增大,其电荷密度峰值位置约为0.042 mm,且背面接地时接地侧电场最大.由于Geant 4粒子输运模拟和RIC模型具有通用性,因此该方法适用于各种航天器介质材料.      

青海省柴达木盆地大气电场随高度的变化特征

大气电场强度是大气电学的重要参数.大气电场的准确测量及其时空特性对研究空间天气活动、气象活动以及大型地质活动具有重要意义.2019年8月26日和28日,中国科学院鸿鹄专项团队在青海省海西蒙古自治州大柴旦镇地区放飞搭载模式电场仪的探空气球,测量了不同高度的大气电场强度.利用互相关函数法和主成分分析法研究了此次气球实验得到的电场数据.结果表明,尽管通常情况下决定大气垂直电场大小的主要因素是高度,但是该地区风场对大气电场强度的影响也比较显著.晴天大气条件下,有无薄云的存在对大气电场测量存在一定影响,有云条件下,风速会通过影响云的形成间接影响到大气电场.此外,柴达木盆地存在一个易受下垫面影响的大气电场边界层,分析表明这个边界层厚度在3km以上.对边界层大气电场变化以及晴天无云时3600m以上的大气电场分布进行了分析和拟合.      

基于有限元方法的场磨式电场传感器标定装置优化设计

场磨式电场传感器常被用来测量特高压直流(HVDC)输电线路下地面合成电场强度.传统对其标定的方法存在标定装置体积较大、户外标定移动不方便的缺点.针对此问题研究了一种应用于特高压直流输电线路下地面合成电场测量的电场传感器便携式缩尺标定装置.基于有限元方法建立了传感器的三维电场模型,基于该模型对便携式标定装置的尺寸、结构等关键参数做出了模拟分析,在此基础上进行了便携式标定装置的结构参数的优化设计.将便携式缩尺标定装置与标准的标定装置进行了实验比较.仿真及实验结果表明该标定装置能够方便、准确地对场磨式电场传感器进行标定.      

基于拟态电势能的飞行器航路规划方法

航路规划是现代各类飞行器,特别是无人机（UAV）安全飞行和完成任务的关键要素。对于复杂威胁环境和高维空间的航路规划问题,传统规划方法在规划速度、航路安全性、算法适用性等方面存在一定的应用局限。分析了电荷在电场中移动引起电势能变化的特点规律及电势场分布特性,模拟电势场理论对飞行环境进行威胁建模,建立基于电势威胁场引导的航路节点概率选择机制及安全性评价准则。在此基础上,构建基于拟态电势能的随机采点扩展式航路规划方法。通过与传统航路规划方法的对比仿真实验表明,运用拟态电势能进行航路规划,能够显著缩短路径长度和计算时间,提高规划航路的安全性,对于航路规划的应用很有价值。      

自旋平台双球型电场仪数据校正方法

双球型电场仪通过测量两探针的电势差和间距获得空间电场.当电场仪应用于自旋平台时,因柔性伸杆扰动带来的双球位置偏差会影响电场计算结果.本文提出一种利用自旋平台上两个电探针的电场探测自洽特性对探针位置进行校正的方法,实现了对双球型电场仪在轨数据的校正.对探空火箭电场仪的实测数据处理过程是在消除平台对电场仪的干扰后,使用所提出的校正方法对测量电场的矢量大小和方向进行校正.通过将修正结果与未校正数据和理论模型数据进行对比,验证了方法的有效性.      

离子推力器羽流热效应仿真分析

离子推力器工作时向外喷出的羽流与航天器表面碰撞,会引起敏感材料热变形等热效应,严重时会导致航天任务失败。针对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200型离子推力器羽流热效应进行了仿真分析。仿真中,使用粒子网格（PIC）方法处理等离子体运动,使用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法处理粒子间碰撞,使用Maxwell模型处理粒子与壁面的能量交换,对电推进羽流热效应测量中的部分测点进行了数值模拟。结果表明,仿真结果与实验数据符合较好,离子推力器出口轴线上滞止热流仿真值与实验测量值误差小于17.0%。此外,热流计对流场的影响主要集中在热流计附近0.1 m范围内,对整体流场影响较小。      

非径向地磁力线对计算电离层电场及三维电流系的部分影响

本文对Kamide等人的由地面磁变化计算电离层电场、电流及场向电流的方法做了改进。给出了计入非径向地磁力线对电离层电导率影响下的电位φ的二阶偏微分方程。通过实例计算考查了由地面磁资料计算电离层电场、电流及场向电流中地磁力线非径向性的部分效应。结果表明,即使在高纬极光区,这部分效应也是重要的、不能忽视的;此外,计入这一效应使得计算量明显减少。