La掺杂对用于空间激光通信的掺铒光纤辐射损伤效应的影响

为验证La掺杂对于掺铒光纤抗辐照性能的影响,采用La掺杂光纤与无La掺杂光纤进行光纤辐照实验。使用60Co辐照源在常温下对光纤进行累积剂量100 krad,剂量率6.17 rad/s的辐照实验。结果发现,La掺杂光纤在1200 nm处损耗为0.03067 dB(km·krad),相比于无La掺杂光纤0.03953 dB(km·krad)更低,且La掺杂光纤在辐照环境下的增益变化更小。通过光纤吸收谱和EPR谱辐照前后的对比,确定了Al-OHC缺陷为影响光纤辐致损耗的关键因素。La掺杂可以在一定程度上代替Al作为Er离子的分散剂从而增强光纤的抗辐照能力,且La掺杂对光纤的增益性能不会产生负面影响。该研究可为后续特种光纤在空间应用中的抗辐射加固设计提供参考。

Ce掺杂对空间激光通信掺铒光纤的耐辐照影响研究

辐照环境下掺铒光纤性能下降严重影响了其在空间环境中的应用,而Ce可以凭借其变价能力抑制光纤的辐致损伤效应。利用螯合物气相沉积法制备了不同Ce掺杂量的掺铒光纤,在常温下使用^(60)Co辐照源对光纤进行了累积剂量100 krad、剂量率6.17 rad/s的辐照实验。通过吸收损耗谱的测试发现Ce掺杂含量高的光纤在辐照后损耗为419.185 dB/km@1200 nm,且荧光寿命变化量减小了0.578 ms。通过切片芯层透过率及电子顺磁共振测试发现Ce掺杂可以有效降低光纤中Al和Ge相关的色心缺陷数量。最后通过增益测试验证了Ce掺杂对掺铒光纤抗辐照能力的改善,辐照后高Ce掺杂的光纤比未掺杂Ce光纤的增益高出4.15 dB。实验结果表明,Ce掺杂可以有效增强掺铒光纤抗辐照性能,这一结论对掺铒光纤在太空中的应用具有重要意义,该研究结果能够为后续掺铒光纤的耐辐照加固及其在空间中的应用提供参考。

等离子体源型航天器主动电位控制方法

航天器与空间等离子体、高能粒子、地磁场等相互作用,会引起充放电效应,严重影响其空间任务。通过等离子体源发射人为等离子体可有效控制航天器表面电位,保障航天器运行安全,且较其他电位控制方法更灵活、高效,但国内对此研究相对基础薄弱。为此,基于航天器电流平衡方程进行航天器带电理论分析,并结合球对称模型对等离子体源电位控制理论进行阐述;进一步通过SPIS(spacecraft plasma interaction system)仿真平台模拟分析空间等离子体和人为等离子体对航天器电位的影响。研究表明,在GEO轨道空间等离子体的作用下,航天器不同材料表面存在不等量带电,且电位可达−14000 V;等离子体源工作可高效地将航天器控制在−10 V以内,控制器适合安装于卫星东侧面,其净发射电流直接影响着控制效果;在上述基础上,开展了地面模拟试验,结果表明:利用等离子体源控制器可将−6000~−5000 V的航天器模拟件在数秒内控制至0 V左右,等离子体源电位控制技术对航天器表面高电位及不等量带电均有良好的控制效果,以上研究成果将为其空间工程化应用提供支撑。

空间目标态势感知及多源数据融合技术发展与应用

天基空间目标态势感知系统作为空间威胁目标运动状态监测和特性测量的重要手段,与地面感知手段相比,具有独特优势,成为当今世界航天领域的发展热点。面对空间杂光背景噪声干扰下远距离空间暗弱目标与隐身、伪装等复杂目标精确识别与测量的感知需求,依靠单一的空间态势感知手段远远不能满足未来空间对抗的发展需求。多传感器数据融合技术能弥补单个传感器感知能力的不足,使它们发挥各自的优势,形成对空间目标态势情形更加清晰、完整的多维感知描述,在扩展目标感知信息的时空覆盖性、增强目标识别能力与降低误检率方面具有明显优势。在分析主要航天国家空间目标态势感知能力及态势感知信息融合技术发展现状基础上,研究梳理相关技术与装备发展情况、未来发展趋势,并给出空间目标态势感知数据融合应用实例,最后提出我国太空态势感知系统发展的启示和建议,为我国发展天基空间目标态势感知和多源数据融合技术,加快构建天基空间态势感知一体化技术体系提供参考。

InGaAs红外阵列探测器辐射效应研究

InGaAs红外阵列探测器作为空间通信、遥感等领域短波红外测量的核心器件,可能会受到空间辐射的影响而性能退化,对其进行辐射效应研究是评价其空间可靠应用的前提。对InGaAs探测器开展了γ辐射效应研究,对比研究了辐照前后探测器的直流电平、响应信号、黑体响应率、峰值响应率、黑体探测率、峰值探测率、噪声、噪声等效温差(NETD)以及黑体响应非均匀性等基本性能参数的变化,分析了探测器工作电流和输出图像的变化。研究表明,随着γ辐射剂量的累积,探测器的探测能力下降,性能退化;同时分析了γ辐射对探测器性能的作用机制,以期为InGaAs探测器的抗辐射加固和空间应用研究提供支持。

基于磁异常检测的磁性运动目标识别方法研究

基于磁异常检测（MAD）的磁性运动目标识别在军事中极具应用价值。针对目标产生的磁异常信号存在探测距离有限和特征量不易表征的问题,采用高精度隧道磁电阻传感器（HPTMR）对目标的磁异常分量进行探测方法研究,通过特征量的提取实现目标速度、方向、距离等信息的表征,最终实现目标运动状态的识别。首先对磁性物体的磁异常特征展开分析,确定探测方案,然后利用搭建的探测系统对运动目标进行水平分量的探测,研究其运动速度、方向及距离的探测规律。结果表明,通过磁异常矢量分量波形能有效地获取目标的运动状态信息,为其后续的应用和研究提供支持。

导电材料缺陷的涡流成像检测技术研究

针对目前涡流无损检测尚存在检测精度低、反演识别难的问题,利用理论仿真分析,设计了励磁均匀性较好的励磁线圈和阵列隧道磁阻(TMR)传感器探头,基于阵列探头提出了等空间间隔插值成像缺陷检测方法,搭建试验系统,并进行缺陷检测试验。结果表明,提出的方法可有效地避免探头速度对成像结果的影响,从而实现不同形状尺寸缺陷的轮廓成像检测,为后续导电材料缺陷的涡流智能检测提供支持。

弱磁测量传感器的发展与应用

弱磁测量技术在许多诸如生物医学、资源勘测、军事工程和空间探测等重要领域中占有不可或缺的地位,在很大程度上也代表了国家磁测技术的发展水平。当前国内外弱磁测量主要用到质子磁力仪、光泵磁力仪、原子磁力仪、磁通门、SQUID、光纤磁力仪和磁电阻传感器,按照测量磁场的类型将其分为标量和矢量型,通过其基本原理、特性、研究和应用现状的分析,对其发展方向和应用前景进行了综述,为后续的理论研究和工程实践提供参考。

小波变换在钢丝绳漏磁检测中的应用

针对钢丝绳漏磁检测中信号易受自身股波及环境噪声干扰的问题,采用傅里叶变换和小波变换对缺陷漏磁检测试验数据进行了研究。简述了钢丝绳漏磁检测法的基本原理及试验过程,利用傅里叶变换对试验数据进行了幅频特性分析,并用低通滤波技术进行了信号处理;同时,从小波变换原理出发选取了最优小波基对原试验数据滤波处理。结果表明,相较于傅里叶变换滤波技术,小波变换滤波在钢丝绳漏磁信号处理中更具优越性,能更好地消除干扰噪声,为后续的钢丝绳缺陷成像化检测和定量化检测应用提供支持。

无损探伤仪——为着陆器作体检

航天在轨无损检测与评价技术水平的高低在很大程度上反映了一个国家航天技术的发展水平。为了对嫦娥五号着陆器在着陆过程中的结构健康状况进行检测,保障探月任务及科学实验的顺利进行,兰州空间技术物理研究所研制了着陆器无损探伤仪,实物如图1所示,在国际上首次利用脉冲电涡流无损检测方法开展着陆器着陆过程关键部件的无损检测,为地面环境模拟实验提供验证,并为后续登月设计提供方案支持。

脉冲涡流无损检测中缺陷定量化技术研究

脉冲涡流检测广泛应用于工业设备的无损检测中,针对当前脉冲涡流无损检测中仍存在缺陷定量化难的问题,采用新一代磁阻传感器-隧道磁阻传感器设计阵列化脉冲涡流检测探头,对圆形缺陷开展了检测实验,并采用BP神经网络算法定量化评估圆形缺陷,最后验证了该定量化方法对非圆形缺陷的适用性。研究表明阵列化脉冲涡流检测探头差分信号峰值服从高斯分布,且高斯分布标准差与缺陷宽度之间以及差分信号峰值时间、上升时间与缺陷深度之间都存在一定的映射关系,因此可建立BP神经网络估计缺陷宽度和深度,且估计精度较高,这为更复杂缺陷的定量化检测研究提供了一定的参考。

碳纳米材料辐射效应研究现状

碳纳米管(CNTs)和石墨烯是碳纳米材料中新兴的两种类型,因其优异的电学、热学、机械等性能,是目前航天工程中具有很大应用前景的材料.在复杂的空间环境中,辐射效应对材料的结构和性能具有重要影响,是决定其稳定性和适应性的关键因素之一.本文对碳纳米管和石墨烯材料的电子、离子等辐射效应研究现状进行了讨论分析,对辐射过程中缺陷的产生和类型、辐射在材料制备以及功能化改性修饰方面的应用、辐射对器件性能的影响以及空间适应性进行了分析,简述了以碳纳米材料为基础的复合材料的辐射效应以及辐射缺陷对材料性能影响的作用机制,提出了目前碳纳米管和石墨烯辐射效应研究中仍需要开展的工作,并对其在空间科学中的应用进行了展望.

涡流无损检测成像技术研究进展

涡流检测是对非铁磁性金属设备进行无损检测的常用手段。随着工业技术的不断发展,涡流无损检测技术对缺陷可视化提出了较高的要求。因此,引入阻抗扫描成像、磁光涡流成像以及涡流层析成像三种主要的涡流无损检测成像技术,分别对成像原理、研究现状进行了概述。同时对其优缺点以及应用特点进行了对比和分析,最后就涡流无损检测成像技术研究及发展趋势进行了预测与总结。为涡流无损检测成像技术的综合应用与发展提供参考。

飞秒脉冲激光单粒子效应评估技术的研究现状及发展趋势

总结分析国内外关于飞秒脉冲激光双光子吸收诱发单粒子效应研究的现状和技术发展趋势,分析了双光子吸收、自由载流子吸收和折射等非线性光学现象对双光子吸收诱发产生的载流子密度分布的影响;基于载流子密度分布模型,探讨基于Z扫描确定器件敏感深度的方法。通过总结飞秒脉冲激光在单粒子效应机理深度研究、空间任务器件筛选、电子设备抗辐射评估等方面的应用需求及前景,为进一步拓展飞秒脉冲激光单粒子效应实验技术在航天装备及卫星电子设备抗辐射性能评估方面提供建议和意见。

非易失性阻变存储器总剂量效应试验研究

存储器作为航天器电子系统不可或缺的一部分,在航天应用中需要有良好的抗辐射能力。阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)是一种新型的非易失性半导体存储器,性能优良,但对其辐射效应的研究较少。本文侧重于在理论分析的基础上,结合60Coγ射线辐照试验得到的结果对RRAM的总剂量效应失效机理进行分析研究。首先,通过对RRAM中单个MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管总剂量效应的分析,提出器件失效机理的两个假设,然后对写入不同初始数据的器件进行有针对性的辐照试验,对不同累积剂量时存储器的数据读取功能和静态工作电流进行测量,统计得到的结果验证了假设的正确性。研究结果表明:RRAM辐照敏感单元为存储阵列,RRAM读取功能失效是由于MOS管在辐照下产生漏电流,导致读电路的电平输出状态改变而引起的。