纳秒激光脉冲宽度对2024铝合金损伤特性的影响

飞机激光除漆对2024铝合金蒙皮可能造成潜在的损伤,需探究激光参数变化对基体材料表面的作用规律,其中脉冲宽度对激光-材料作用与材料损伤特性具有重要影响。本文采用COMSOL Multiphysics软件模拟分析了不同脉冲宽度时激光作用铝合金表面的温升特性,并借鉴ISO 11254 1-on-1激光损伤阈值测试方法研究了脉冲宽度对铝合金损伤阈值的影响,进一步分析了不同脉冲宽度下的烧蚀凹坑微观形貌、直径与深度变化规律。结果表明:铝合金表面峰值温度随脉冲宽度增加而降低;脉冲宽度从150 ns增加到240和330 ns时,铝合金损伤阈值从9.96 J/cm^(2)分别增加到11.24和12.66 J/cm^(2),当激光能量密度达到损伤阈值时,3μm厚氧化膜被完全损伤,破坏了铝合金表面完整性;烧蚀凹坑直径和深度随脉冲宽度增加而增加,深度受影响程度更大。该研究可为激光与材料作用的脉冲宽度选择提供一定的参考。

脉冲宽度对高功率微波阵列天线辐射特性的影响

为了研究馈入脉冲波形的脉冲宽度(脉冲半高宽)对高功率微波阵列天线辐射特性的影响,以L波段(1.575 GHz)高功率微波波导缝隙阵列天线为例,首先从理论分析、数值仿真方面研究不同馈入脉冲波形脉宽对阵列天线辐射增益和辐射脉冲脉宽的影响,然后根据仿真模型加工制作了一款由4根波导组成的宽边纵缝阵列天线,并将波导缝隙阵列天线结合功分网络与吉瓦级微波源(高功率微波磁控管)连试,开展了高功率微波辐射实验。数值仿真结果表明,当馈入的L波段微波脉冲脉宽约为10 ns时,阵列天线辐射增益比连续波馈入时的增益减小2.2 dB,脉宽展宽2.6 ns;当馈入脉冲波形脉宽约为15 ns时,阵列天线时域增益比连续波馈入时的时域增益减小1.5 dB,脉宽展宽1.9 ns。高功率微波实验结果表明,与辐射场脉宽为9.6 ns的高功率微波相比,辐射场脉冲脉宽为15.65 ns的高功率微波功率密度提升了3.1 dB。

28 nm Polarfire FPGA单粒子瞬态脉冲宽度检测技术研究

本文依据28 nm Polarfire FPGA内部资源布局特点对两种SET脉冲宽度检测电路进行结构设计。以故障注入方式,从时间分辨率、检测精度、宽度测量阈值、死时间以及资源占用这5个TDC电路功能指标出发,研究两种SET脉冲宽度检测电路的差异,并分析影响SET脉冲宽度检测电路的因素。结果表明:在Polarfire FPGA中,当两种检测电路的理论SET脉冲宽度检测范围相同时(86~1 000 ps),可变延时脉冲宽度检测电路的资源占用相对较小,但检测精度比抽头延时脉冲宽度检测电路低约43 ps,检测阈值高约200 ps,且存在有1.4 ns的死时间。综合对比结果,在Polarfire FPGA中检测宽脉冲(>344 ps)选用抽头延时脉冲宽度检测电路,而窄脉冲选用可变延时脉冲宽度检测电路进行检测。

基于随机载波脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理

基于随机载波正弦脉冲宽度调制技术的原理,建立在随机载波正弦脉冲宽度调制下电压源变换器输出超高次谐波模型,研究载波频率随机性与超高次谐波幅值和相位随机性之间的关系。超高次谐波频谱分布更宽,且幅值近似服从正态分布特征,载波随机性导致超高次谐波相位随机性,并基本呈现均匀分布特征。利用此特征,研究载波未同步的变换器群发射超高次谐波的超高次谐波叠加相消原理,提出基于随机载波正弦脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理,以达到广泛频段内超高次谐波抑制的目的。仿真和实验结果表明,特定次超高次谐波幅值及相位特征符合理论分析,该超高次谐波抑制机理可行有效。

脉冲宽度调制的可见光通信系统研究

提高短距离无线通信的速率与精度,设计了基于脉冲宽度调制的可见光通信系统。向系统内输入待传输数据,由系统内发射模块的信号源接收此数据,并向调制单元发射其数字信号,调制单元结合脉冲宽度调制与脉冲振幅调制两部分,对该数字信号实施振幅与宽度调制,并向LED驱动器发送调制后信号,LED驱动器接收此调制信号,并驱动LED阵列以对应可见光信号传输该调制信号;由系统内接收模块的光电探测器检测到此可见光信号,转换成电压信号,并经放大与滤波处理后,传输至模数转换器转换该放大电压信号为数字信号,由解调单元解调该数字信号,得到原始传输数据输出,完成此待传输数据的短距离可见光无线通信。结果表明,该系统可实现不同形式数据信息的通信传输,平均传输比特率可达到67.031 Mbit/s,传输后所得数据几乎与原始数据吻合,数据的传输速率与传输精度均较高,实际应用效果理想,能够保障短距离无线通信的高速率与高精度。

飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试技术

飞秒激光在激光核聚变、卫星精密测距、激光微加工等领域具有重要的应用前景,同时也是产生太赫兹波的主要泵浦源。介绍了国内外飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形的测试方法,比较了自相关法、频率分辨光学快门法、光谱相位相干直接电场重构法的优缺点。自相关法具有脉宽测量范围广、结构简单等特点,但不具备脉冲波形测试能力。光谱相位相干直接电场重构法对待测激光光束质量要求较高,不适合大量程范围激光脉宽快速测量。为满足10fs～5ps大量程范围超短激光脉冲宽度和脉冲波形的测试需求,采用自相关法及二次谐波频率分辨光学开关法研制飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试仪,时间分辨率优于2fs。

高功率微波脉冲宽度效应实验研究

根据部分高功率微波效应实验结果，初步总结了微波脉冲宽度与效应物扰乱阈值的关系，主要结论是：效应物的扰乱阈值在其它条件固定的情况下随脉宽的增加而降低，但存在一拐点区域，在拐点区域以后脉宽再增加则扰乱阈值不再发生明显变化。

脉冲宽度对云雾回波的影响研究

云雾后向散射会产生引发激光引信虚警的回波信号.基于蒙特卡罗法,对云雾散射回波进行了模拟仿真,并定量给出了云雾散射回波的波形、波峰位置、脉宽和峰值功率随发射脉冲宽度的变化规律.研究结果表明,回波峰值功率随着发射脉宽的增大而增大,且当发射脉宽增大到50ns后趋于饱和,峰值功率将不随脉冲宽度的变化而变化;脉冲展宽的程度随发射脉宽的增大而减弱;发射脉宽对云雾散射回波波峰位置的影响较小.给出的回波信号模拟仿真结果可以为窄脉冲激光引信的目标识别以及探测阈值和脉冲宽度等参量的优化设计提供依据.

基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法

针对激光引信易受云烟雾干扰的问题,提出了一种基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法。计算了不同脉冲宽度条件下的云烟雾后向散射回波功率,并给出了云烟雾后向散射回波功率随发射脉冲宽度的变化规律。分析了不同云烟雾条件下使用不同发射脉冲宽度探测时所得到的回波功率比。实验结果表明,在使用不同脉冲宽度激光探测条件下,云烟雾激光后向散射功率比大于3,使用该方法可有效提升激光引信抗干扰性能。

脉冲宽度对CCD探测器激光损伤效果的影响

采用1 064 nm激光在5 kHz、不同脉宽条件下对CCD探测器进行了损伤实验,观察到饱和干扰、线状损伤和完全损伤等一系列的损伤现象,并测量计算了各种损伤现象相应的损伤阈值,研究了损伤阈值与脉冲宽度之间的关系。结果表明,脉冲宽度不同的5 kHz重频激光的损伤阈值基本相同,CCD探测器的损伤效果与重频激光的脉冲宽度变化关系不大。影响可见光CCD探测器激光损伤阈值的主要因素是单脉冲功率密度的量级大小,当脉宽减小导致单脉冲功率密度的量级显著增大时,损伤阈值减小;当单脉冲功率密度的量级不变时,损伤阈值也基本不变。

喷吹压力和脉冲宽度对脉冲喷吹滤筒除尘器清灰效果的影响

无粉尘条件下,利用压力传感器测定脉冲喷吹实验台上滤筒侧壁各测点的正压力峰值及到达该峰值的时间。结果表明,喷吹压力对正压力峰值及到达该峰值的时间这两个指标的影响较大,提高喷吹压力能够很好地改善脉冲喷吹滤筒除尘器的清灰性能,但脉冲宽度的增加对这两个指标的影响不明显。有粉尘条件下,对使用中的脉冲滤筒除尘器滤筒内外压差的测定发现,提高喷吹压力能明显增加喷吹前和喷吹瞬间滤筒内外压差的差值变化,从而有助于提高除尘器的清灰性能;而脉冲宽度对滤筒内外压差的影响不明显。本文通过对除尘器喷吹压力和脉冲宽度的研究,为其清灰性能的提高提供了指导。

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。

基于移相脉冲宽度调制控制的串联谐振式塑料薄膜表面处理电源的研制

塑料薄膜表面处理负载是一种非线性变化的容性负载,随着放电的增强,负载等效电容增大。针对负载这一特点,研制一台基于移相脉冲宽度调制(PS-PWM)控制的塑料薄膜表面处理电源,实现对负载谐振频率的闭环跟踪。采用PS-PWM控制的塑料薄膜表面处理电源简单,紧凑,可获得很高的效率,采用二极管直接整流方式,克服了因晶闸管整流所带来的尺寸和成本问题。这种高频电源较好地实现了开关管的零电压(ZVS)软化,得到了较宽的调功范围。文中给出了该电源对塑料薄膜表面处理的实际结果,并验证了其有效性。

电流脉冲宽度对铝合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲微弧氧化电源下电流脉冲宽度对1015铝合金微弧氧化过程的影响规律,利用示波器记录电流波形,借助涡流测厚仪测量陶瓷层厚度,采用扫描电子显微镜观察陶瓷层微观形貌,并根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明,随脉宽由15μs增至60μs,起弧时间由90 s缩短至25 s,起弧电压先降低后趋于稳定并在脉宽30μs时达到较小值375 V;陶瓷层表面放电微孔孔径增大,微孔数量减少,陶瓷层厚度增加但致密度下降;起弧过程能量消耗随脉宽增大先减少后增加,并在脉宽为30μs时达到较小值16.5 kJ;陶瓷层生长过程能量消耗随脉宽增大近似成倍增加。

基于脉冲宽度调制控制策略的零电流开关高功率因数AC/DC变换器

目前,对单级功率因素校正电路的研究大多集中在小功率应用领域,为此该文提出一种能够应用于中大功率场合、实现了零电流开关的单级高功率因数AC/DC变换器拓扑。通过在全桥变换器中增加辅助开关实现了PWM控制,它不仅能够在很宽的负载范围内实现零电流开关和功率因数校正,而且解决了全桥谐振电路中。在不采用移相控制的情况下,必须采用PFM控制策略的问题。与2级式功率因数校正电路相比,提高了动态响应的速度、降低了成本,并且开关管的电压应力较低。仿真和实验分析验证了变换器的优越性。

基于并网逆变器混合实时仿真系统的PWM脉冲宽度误差分析与建模

由于混合实时仿真系统中数字仿真器采样环节产生的PWM脉冲宽度误差造成数字仿真器中的逆变器模型开关延时动作,对混合实时仿真系统的稳定性与仿真精度具有一定影响,基于此,以并网逆变器闭环控制系统为例,引入相平面法建立更加逼近实际的混合仿真模型。仿真结果验证了所提建模方法和稳定性分析方法的正确性和有效性。

新型优化脉冲宽度调制方法在大功率逆变器的应用研究

创构了基于部分不对称开关角的优化脉冲波形(OptimalPartlyUnsymmetricalSwitchingangle,OPUS),提出了一种新型的优化部分不对称脉冲宽度调制方法(OPUS方法),它适用于大功率逆变器在灵活交流输电系统(FACTS)中的应用。该方法的原理是通过准确计算出开关角,实现在低于1kHz的调制频率下,采用OPUS方法对逆变器输出电压的基波和特定谐波实现幅度和相位的直接控制,给出了其中的算例。并采用FFT分析方法对其有效性进行了论证。

超短双曲正割脉冲的两种脉冲宽度比较

利用理论推导和数值模拟方法,给出了超短双曲正割脉冲较为严格的均方根脉冲宽度与通常使用的半高全宽脉冲宽度的解析表达式,并对两种脉冲宽度进行了比较.研究结果表明,对于亚周期(半高全宽脉冲宽度小于一个光学振荡周期)双曲正割脉冲,均方根脉冲宽度与半高全宽脉冲宽度有较大的差异,并且绝对相位对均方根脉冲宽度的影响很大.所以描述亚周期双曲正割脉冲时应该使用更加严格的均方根脉冲宽度.

基于微粒群算法的三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻优化

最优化正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制是含约束条件的非线性优化问题。该问题的核心是计算出SPWM的开关时刻,确定特定的开关切换,从而产生预期电压波形,使其基波为给定值,总谐波含量最小。该文首次将粒子群算法用于三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻的优化。在满足一定约束下,用该方法来减小变换器的总谐波畸变率(THD),以达到消除谐波的目的。仿真研究表明,与自然采样法和遗传算法相比,该方法能更有效、更快速找到最优的SPWM开关时间。

AZ91D镁合金微弧氧化中电源脉冲宽度的影响研究

为研究带放电回路的微弧氧化电源脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响,设计了在恒电压增幅和频率为667 Hz的条件下,占空比在10%～90%之间的镁合金微弧氧化实验。研究发现,随着脉冲宽度的增加,起弧电压逐渐降低,大弧倾向增大;膜表面孔洞数量减少且孔径尺寸略有增大;微弧氧化的成膜效率随着脉冲宽度的增加先增大后减小;在占空比30%左右时成膜效率最高,并且膜层的耐蚀性最好。对于频率为667 Hz的镁合金微弧氧化,脉冲宽度控制在300～600μs时成膜效率最高且膜层质量较好。