单通道光纤旋转连接器内部耦合损耗的分配优化设计研究

插入损耗和损耗旋转变化量是光纤旋转连接器的两个重要性能指标,这两个指标影响被传输光信号的质量。针对如何控制单通道光纤旋转连接器的重要指标,根据高斯光束的耦合效率,推导出一对光纤准直器进行光的耦合时所产生的三种偏差损耗。分析偏差耗损,在考虑加工精度特性的基础上,提出一种偏差损耗分配优化方案。通过实验证明,该方案可以控制插入耗损小于2dB,损耗旋转变化量小于1dB,说明提出的分配优化方案是可行的。研究结果为研制性能更佳的单通道光纤旋转连接器提供了参考。     

光纤连接器超精密加工技术的研究

为了提高光纤连接器的回波损耗,首先对加工变质层的形成机理进行了探讨,研究加工工艺参数对回波损耗的影响,研究结果表明磨粒粒径对回波损耗影响最大。同时对球面光纤连接器超精密加工技术进行了论述。     

航空用高速连接器信号反射抑制与优化设计

优化高速连接器的电气-机械结构,抑制信号在其内部传输时的反射现象,对提升高速连接器的传输性能及高速互联系统的稳定性至关重要。分析了高速连接器信号反射问题的根本来源及影响因素,结合优化量的仿真结果,提出了一种在工程中改善高速连接器信号反射问题的优化设计方法。首先,推导出信号反射问题在频域和时域的表征参数。其次,利用HFSS仿真分析各优化量的参数变化对信号反射现象的影响规律。最后,根据仿真结果,以最优化信号反射的表征参数为目标,确定高速连接器的系统优化方案,并通过测试实验来验证其有效性。设计结果表明：接触件插针在线径变化处的线径差异增大时,信号反射加剧;增大端接线缆线径,选用介电常数更小的插座端绝缘体材料,则能够有效抑制信号反射。优化结果表明：采用所提出的优化设计方法后,高速连接器差分阻抗的最大值减小到110Ω以下,最小值增大2.72%以上,波动范围减小31.7%～41.8%;回波损耗在不同频率范围内的最大值均有所减小,整体数值改善约9.8%～12.3%,信号反射问题得到显著改善。     

薄液膜对航空射频连接器信号传输影响的分析

在海洋环境下,潮湿空气进入射频电连接器内部,导致内部积水,形成薄液膜,造成导体接触面腐蚀,影响信号和功率传输。以飞机上广泛使用的某型射频电连接器为研究对象,在分析内导体空隙内薄液膜发展过程的基础上,建立有限元模型,通过对比薄液膜在内导体空隙内发展的各个阶段的插入损耗和电压驻波比,全过程分析薄液膜变化以及由其产生的腐蚀膜层对射频电连接器信号传输的影响。通过仿真分析可以发现,随着薄液膜在射频连接器内部的发展,其传输性能逐渐恶化,给信号传输带来不良影响,故须做好腐蚀防护工作。     

汽车发电机冷却风扇旋转噪声预测方法

以汽车发电机冷却风扇为对象,针对其修改叶片分布角度前后的旋转噪声预测问题,提出一套较精确且节约计算机时的预测方法.该方法结合了声类比法和矢量合成方法,首先,用大涡模拟(LES)和Ffowcs-Williams和Hawkings(FW-H)方程相结合的声类比方法对原风扇总噪声和主要阶次旋转噪声幅值进行预测;然后,针对只改变叶片分布角度情况下,提出一种矢量合成方法,用于对修改叶片分布前后主要阶次旋转噪声变化量的预测;最后,得到修改后主要阶次旋转噪声的幅值.计算和实验结果表明,原风扇总噪声最大预测误差4.3dB,第12阶和第18阶主要阶次旋转噪声幅值预测误差为1.24dB和4.26dB;修改后风扇第12阶和第18阶主要阶次旋转噪声分别变小了9.3dB和10.5dB,其变化量预测误差分别为0.36dB和0.43dB.结果表明,这一整套对修改前后风扇旋转噪声进行预测的方法是可行的,且大大节省计算时间,为风扇叶片周向分布角度设计提供了很好的依据.      

传输激光能量的光纤滑环结构设计与试验研究

本文设计了一种光纤滑环结构,可实现将激光能量从固定平台传输到旋转平台。该光纤滑环结构可精确控制对接光纤的端面间隙,有效保护传能光纤。实验表明,光纤耦合效率可达90%左右,可满足科研及工业应用需求。     

空芯光子晶体光纤熔接技术研究

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)因其利用纤芯的空气导光而具有高损伤阈值、低损耗、低色散、低非线性等优点。此外,HC-PCF纤芯中空气的折射率温度系数、Verdet系数、Kerr系数远小于石英,在光纤陀螺中有独特的优势。但是在向实际应用迈进的过程中,必须要解决HC-PCF与普通单模光纤以及自身简便、低损耗的熔接问题。基于热致扩芯技术和过渡光纤两种模场匹配方法,研究了HC-PCF和普通单模光纤之间的熔接问题,将两者的熔接损耗由直接熔接的1.4dB降至0.73dB。此外,研究了HC-PCF与其自身的熔接,通过两步放电熔接法,得到高强度低损耗的熔点,熔接损耗为0.52dB。     

激光点火系统损耗检测温度误差补偿方法

点火通路损耗检测精度是激光点火系统的一个重要指标,其在很大程度上决定着点火系统状态判断的准确性.针对激光点火系统损耗检测精度随温度变化的问题,对不同温度条件下激光点火系统的点火通路损耗检测精度进行了分析.分析结果表明,探测器暗电流、运放输入偏置电流和输入失调电压等均会影响检测精度,且检测偏差随温度升高而增大.建立了点火通路损耗检测温度误差模型,在-40℃～75℃范围内,采用温度误差模型进行补偿后,火工品发火前的损耗检测偏差(峰峰值)从0.62dB减小为0.16dB,火工品发火后的损耗检测偏差(峰峰值)从1.45dB减小为0.30dB,提高了损耗检测的精度,为判断是否具备发火条件及发火状态提供了有效支撑.     

毫米波MEMS移相器及在相控阵中的应用

通过对MEMS移相器的分析,设计了一种采用绝缘介质层与锯齿形共面波导结构的新型毫米波MEMS移相器,有效提高了移相器的单桥相移量并降低了器件的反射损耗.设计了一种适合于分布式MEMS传输线移相器的芯片微封装结构和结构制备工艺,该器件的插入损耗、反射损耗和相移均达到最佳值,且相移量具有非常好的线性关系.     

谐振式光子晶体光纤陀螺谐振腔优化技术研究

针对谐振式光子晶体光纤陀螺重要的传感部件——谐振腔的关键技术进行优化研究。首先,对谐振腔重要参数进行仿真优化,使其满足谐振腔高清晰度的要求,根据Matlab仿真结果,确定参数优化的主要原则;然后针对光子晶体光纤与普通保偏光纤熔接损耗较大的问题以及偏振噪声问题,提出一种新型光子晶体光纤耦合器,能够有效避免偏振串扰的影响。采用全矢量FDBPM对耦合器的耦合传输特性进行数值仿真,耦合特性表明,传输偏振模的耦合长度较短,在谐振式光子晶体光纤陀螺的小型化方面具有一定的优势。     

双轴旋转调制光纤惯导系统运动隔离控制实现

框架旋转控制的稳定性、快速性、准确性是捷联式双轴旋转调制惯导系统发挥精度潜力的重要保障条件.针对这一需求,搭建了双轴旋转控制系统,选用了直流力矩电机结合旋转变压器的硬件结构,设计了基于DSP的高速控制线路板作为控制器,完成了信号流程的构建,并设计相应PI控制算法,实现了光纤陀螺惯导系统隔离载体运动的旋转控制功能.实验结果表明,IMU姿态隔离效率达99％以上,框架旋转控制性能良好,能够满足系统隔离载体运动的需求.     

全光纤电流互感器λ/4波片的研制

光纤λ/4波片的相位延迟量与对轴角度误差是光纤电流互感器最主要的误差源之一.研究通过琼斯矩阵分析法建立反射式光纤电流互感器的偏振光学模型,进而得到了相位延迟量与对轴角度误差和标度因数之间的关系,为误差补偿技术提供理论支持.并且进行了实际研制,使得1/4波片消光比可小于0.2dB.     

单轴旋转式光纤陀螺惯导系统误差特性研究

通过对单轴旋转式光纤陀螺惯导系统误差特性进行研究,从理论上分析了旋转对系统中各个误差因素的影响。由分析结果知旋转调制对光纤陀螺输出的高频随机噪声不具有补偿效果;陀螺安装误差对导航系统精度的影响主要表现为与旋转运动之间耦合产生的周期性误差;由于单轴旋转需要引入规律性的旋转运动,不恰当的旋转方式会导致系统误差的放大。最后对以上结论进行了仿真研究和试验验证。     

一种圆锥运动条件下的等效旋转矢量算法研究

传统旋转矢量姿态算法一般采用陀螺的角增量信号来构造积分算法,当应用于输出为角速率的光纤陀螺捷联系统时,通过角速率提取角增量,算法会损失一定精度。提出了一种以陀螺角速率信号与角增量信号同时作为输入的改进旋转矢量姿态算法,进一步补偿了圆锥误差,提高了计算精度。仿真结果表明,该算法与传统二子样算法相比较,计算量相当,姿态精度、速度精度、位置精度有大幅度的提升。     

光纤陀螺惯导稳定平台与旋转调制方法

光纤陀螺仪在随机误差方面表现出极佳的性能优势,但受限于其标度因数不理想的现实。针对航海用长航时、高精度光纤陀螺惯导系统的使用需求,设计了基于光纤陀螺数字信号实现载体三维角运动隔离的同时完成惯性测量装置的旋转调制功能,可有效减小光纤陀螺标度因数误差与载体运动角速度的耦合误差,同时充分发挥光纤陀螺随机游走小的精度优势。理论仿真验证了光纤惯导稳定平台加旋转调制方法的优越性和可行性,为光纤陀螺惯导系统在高精度导航领域中的应用提供了技术基础。     

飞机屏蔽效能研究

1 概述 飞机机身蒙皮是对外部干扰场有效的屏蔽体,并能大大地减小内场的辐射。 飞机蒙皮的屏蔽效能是一个用分贝衰减值表示的插入损耗,它包括电磁波穿越蒙皮出现的吸收损耗和由于空气-金属交界面的阻抗不连续,对入射波产生的反射损耗以及内部损耗。一般来说,吸收损耗是比较低的,随频率的升高而升高。对平面波来说,磁性材料能形成最佳的吸收损耗,而良导体能形成更高的反射损耗。当材料对电磁波的吸收衰减大于15dB的时候,内部反射可以不考虑。由于飞机蒙皮材料厚度很小,在这种情况下,内部反射     

基于规划航迹的“三自”光纤惯导系统航向耦合效应抑制技术

目前,国内"三自"(自标定、自对准、自检测)光纤惯导系统在长航时高精度自主导航领域已逐渐开展应用,但光纤陀螺安装误差、安装不正交度以及标度因数等参数稳定性大大限制了"三自"光纤惯导系统精度的提升,其主要原因是载体运动诱发的航向耦合效应严重影响了旋转调制效果。从航向耦合效应机理分析入手,指出了"三自"惯导系统航向耦合效应的不可解耦性,但针对无人飞行器和无人潜航器等通常需要规划航迹的载体,提出了一种基于规划航迹的旋转方案自适应调整技术,有效地抑制了航向耦合效应。试验结果表明,该方法可将系统的导航精度提升80%以上。     

大功率多束YAG激光耦合系统的性能分析

研制了一套YAG激光耦合装置,利用非相干合成技术将三束激光合成为一束大功率激光,再通过耦合技术经由一根光纤输出。从功率损耗、光束质量及焊接性能三个方面对耦合装置的性能进行分析。结果表明,耦合装置能量损失小于10%;耦合后光束能量分布均匀;与单束激光源相比,激光器的输出功率得到大幅度增加,激光焊接厚度得到增大,焊接效率得到提高。     

阵列旋转对功率倒置算法性能的影响分析

针对卫星导航抗干扰中,功率倒置算法下导航信号载噪比受干扰来波方向的影响,通过理论推导和数值计算的方法研究了天线阵列旋转与功率倒置算法抗干扰性能的关系。分析结果表明:天线阵列旋转会使功率倒置算法下的阵列增益在最大值和最小值之间呈现连续的、周期性的变化。相比固定天线阵不变的载噪比,阵列旋转能够使信号在一段时间内获得更大的载噪比,对于四阵元Y型阵列,阵列旋转理论上对载噪比的最大提升程度可以达到14dB左右。仿真结果验证了理论推导的正确性。     

掺铥光纤放大器对双单频激光放大的特性分析

建立了掺铥(Tm3+)光纤放大器对双单频激光放大的理论模型,对比分析了前向抽运方式下,双单频放大和单频放大时泵浦功率、信号功率、受激布里渊散射(SBS)功率,以及温度情况的不同.理论仿真了Tm3+离子掺杂浓度、光纤纤芯的有效面积和换热系数对双单频放大的影响.适当的掺杂浓度,可以有效地缩小放大器中光纤长度,减弱因过长的光纤对激光的损耗,还可以提高放大器的量子效率;选取较小的光纤的纤芯有效面积,可以获得较高的信号功率输出和较小的SBS功率;较小的换热系数可以降低SBS功率,从而有效抑制SBS效应.