Numerical modeling and optimization of bundled fiber optic FTIR probes for spectroscopy of small targets

Fiber optic probes coupled to a Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer allow sample analysis without the need to place the sample directly into the instrument. This is particularly attractive for spacecraft lander/rover applications where the additional mechanics, mass and cost associated with excavating and placing a small sample in a sample bay is not desirable. This paper uses numerical modeling to analyze fiber bundle array configurations and fiber numerical apertures to determine their light gathering efficiency and sample size as a function of probe-to-sample distance. The model was validated against experimental measurements for a selection of off the shelf fiber optic probes. The collection efficiency of a probe can be optimized by using a hexagonal packing method, and by using fibers with high numerical apertures. By increasing the numerical aperture of the fibers used in our model probes from 0.2 to 0.5, we were able to increase the collection efficiency of a seven fiber probe from 4.5% to 9.5%, with the peak collection efficiency corresponding to a spot size of diameter 3 mm.     

三维六向编织复合材料拉伸性能的实验研究

通过三维六向编织T700/TDE86复合材料的纵向拉伸实验,从宏观角度研究了其力学行为,获得了这些材料的主要力学性能参数及破坏规律.实验结果表明,影响三维六向编织复合材料力学性能的最主要参数是编织角,材料的拉伸弹性模量和拉伸强度受编织角的影响显著;编织角较小时,拉伸应力-应变曲线接近于线性,材料表现为脆性特征.本文还利用OLYMPUS体视显微镜对试件断口进行了观察,并对三维六向编织复合材料的破坏机制进行了分析.所得结论为进一步研究三维六向编织复合材料的刚度和强度预报奠定了实验基础.     

光纤惯导角度随机游走误差传播特性研究

角度随机游走是光纤陀螺的一个重要技术指标,也是高精度光纤惯导系统的一项重要误差源。为了深入了解角度随机游走误差对系统精度的影响,从统计角度研究了该误差在导航过程中的传播特性。通过将角度随机游走对系统的影响等效为不相关的随机脉冲序列激励下的系统输出,推导了角度随机游走作用下导航误差的理论公式并进行了仿真验证。结果表明,所给出的理论表达式能够很好地描述角度随机游走误差的传播规律。通过解析表达式,可以在任意时间段对任何一只陀螺角度随机游走造成的系统误差进行定量分析,这对于系统性能评估、误差分析和设计工作都具有重要意义。     

Enhanced electrothermal effect of carbon fibrous composites decorated with high conductive carbon nanotube webs

Literature has demonstrated that Carbon Nanotubes (CNTs) can greatly enhance the electrical conductivity and matrix-dominated mechanical properties of fibrous composites. However, electrothermal coupling effect of CNTs on Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRPs) has scarcely been considered. This work prepared and introduced thin and porous CNT webs to the surface or/and interface of a CFRP to enhance its electrothermal properties. The results show that CNT webs can enhance the transverse electrical conductivities of the CFRP by 231%−519% in a current range of 50–150 mA, when compared to the base-CFRP. Also, the surface temperature of CNT webs decorated CFRP can be improved by 20.5–32.3 °C within 3 min showing a self-heating rate of 6.8–10.8 °C/min just with an applied voltage of 20–30 V, increased by 152%−177% when compared to the base-CFRP (2.7–3.9 °C/min). Also, deicing can be finished within 4–10 min with a voltage of 18 V and an input power of 246 W/m². Moreover, the electrothermal processes nearly have no negative effect on the mechanical properties of the CFRP. The relatively low input power and short response time for deicing make the CNT webs decorated CFRP may be a potential new generation for aeronautical deicing structure.     

星载激光遥感技术的发展及应用

文章简要介绍了星载激光遥感的技术原理与特性,并对几种星载激光雷达在大气探测、星体测绘、冰盖监测及全球高分辨率测绘等领域的应用做了介绍,最后分析了中国发展星载激光遥感现阶段的已有基础及对未来的发展展望。     

高性能树脂基复合材料轻质结构3D打印与性能研究

树脂基复合材料轻质结构具有轻质、高性能等优点,广泛应用于航天航空、高速列车和船舶等领域。通过对传统树脂基复合材料轻质结构制造工艺的综述分析,发现传统制造工艺具有过程复杂、周期长和生产成本高等缺陷,限制了树脂基复合材料轻质结构的发展。3D打印是一种先进的零件成形工艺,可实现复杂结构零件的快速制造,为高性能复合材料轻质结构的一体化制造提供了可能。介绍了树脂基复合材料轻质结构3D打印的研究进展,提出了基于连续纤维增强热塑性复合材料3D打印的高性能复合材料轻质结构的一体化制造工艺,并对其性能开展了初步研究。     

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。     

基于SOA的光纤陀螺相对强度噪声抑制研究

为进一步提高光纤陀螺精度,抑制掺铒光纤光源的相对强度噪声(RIN),在利用半导体光放大器(SOA)对光源相对强度噪声进行抑制的基础上,实现了SOA光源一体化方案。经过原理分析并设计实验方案,对比实验前后的测试数据可以看出:处于增益饱和状态的半导体光放大器对光源相对强度噪声起到了抑制作用,抑制后陀螺的零偏稳定性由之前的千分之一提高到万分之五左右,精度提高1倍,随机游走系数减小到56%;另一方面,一体化方案的实现,使利用SOA抑制强度噪声的方案更易实现,操作更简单,有利于该项技术的进一步工程应用。     

CFRP网格面板蜂窝夹芯结构锁相红外检测方法

依据CFRP网格面板蜂窝夹芯结构、成型工艺、使用环境,以有效检测其内部脱粘、分层、纤维断裂缺陷为目标,设计并制作了含有典型缺陷试块,通过试验确定了锁相红外热成像检测的锁相周期、锁相频率等检测参数,建立了锁相红外热成像检测方法。试验表明:该方法能够有效的检测并分别出CFRP网格面板蜂窝夹芯结构中的脱粘缺陷、分层缺陷、纤维断裂。     

光纤激光-MIG复合焊参数对钛合金焊缝成形的影响

采用板面堆焊方法,在焊接电流为极小值和极大值的条件下,通过试验研究了光纤激光-MIG复合焊工艺参数对工业纯钛焊缝横截面形貌、熔宽和余高的影响.