InGaAs/InP高速正弦门控单光子探测器后脉冲抑制方案

基于量子力学基本原理的量子密钥分发(QKD)系统具有信息论安全的水平,单光子探测器是QKD系统的重要组成,其后脉冲对QKD系统的安全成码率和安全成码距离均有重要影响。文中根据InGaAs/InP高速正弦门控探测器的后脉冲概率随时间呈现指数递减分布的规律,提出了一种基于时间测量的后脉冲抑制方案,采用“Start-Stop型”时间间隔测量方式对探测脉冲进行测量,通过对探测事件进行时间标记并舍弃一段时长内探测脉冲的方法降低了后脉冲概率。实际验证了某型号单光子探测器的后脉冲概率随舍弃时长的关系,在500 ns舍弃时长条件下,后脉冲概率2.46%,增加舍弃时长至5μs可降低后脉冲至2%以下。同时,分析了100 ns舍弃时长条件下的典型探测脉冲计数分布,指出了主要后脉冲分布区域以及未过甄别阈值的雪崩脉冲引起的后脉冲机理。进一步地,指出基于时间测量方式区分探测脉冲的到达时间不仅可用于降低单光子探测的后脉冲概率,还可以根据探测脉冲的到达时间识别雪崩过渡区攻击事件、门外攻击事件,从而丢弃被攻击区域的探测脉冲来提升QKD系统抗量子黑客攻击的能力,可支撑高速正弦门控单光子探测器应用于实用化的QKD系统。

面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工技术研究

整体叶盘由多个叶片呈圆周阵列布置在轮毂上,由于叶身型面为弱刚性零件,精加工时刀具磨损、颤振及让刀变形较为严重,影响了加工质量的进一步提高。提出一种面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工工艺,叶片型面采用磨削加工工艺,叶根、流道区域采用铣削加工工艺,通过控制磨削与铣削刀轨重叠区域的接刀误差实现叶盘全型面加工。试验结果表明,铣磨组合加工工艺表现出较好的加工质量,接刀误差控制在0.01 mm以内,轮廓误差小于0.04 mm,并通过加工试验验证了多主轴阵列加工的可行性,在保证加工质量的同时可大幅度提升加工效率。

航空发动机铸造叶片工艺基准快速制备技术研究

高效数控加工是航空发动机叶片生产的发展趋势。针对目前铸造叶片数控加工中因基准不确定、难以实现高效加工的问题,提出了一种工艺基准快速制备技术。首先,通过在机测量或专用量具快速获取叶片型面数据。其次,设计含惩罚项的适应度函数,并采用改进的粒子群算法配准叶片型面数据及叶片理论模型。然后,以叶片叶身型面为基准在叶片榫头或辅助夹具上制备出工艺基准,保证后续数控加工中叶片装夹的准确性、快速性及可靠性。最后,经过实例验证,该技术可快速、高精度地实现铸造叶片基准的制备,满足了铸造叶片的高效生产需求。

基于电路-概率理论的对神经电刺激不稳定性的定性分析

神经电刺激通过影响中枢或外周神经系统,进而治疗某疾病。在实际应用中,神经电刺激响应强度的不稳定性较为棘手,一般认为是由于电刺激扰动了神经轴突的膜电位,造成了神经电刺激强度的不稳定性。然而,由于神经电刺激缺乏宏观可计算模型,其膜电位扰动在电刺激中具体产生何种影响,长期以来未得到有效结论。该研究基于电路-概率理论,对神经电刺激不稳定性进行定性分析,有效地分析了膜电位的扰动对电刺激的影响。实验结果表明,在体实验数据和定性仿真的电流幅值-不稳定性曲线具有高度一致性,说明电路-概率理论可能对电刺激产生的膜电位扰动有较为准确的解释。该研究对神经电刺激的实际应用具有指导性意义。

2.5D角联锁机织复合材料热传导性能研究

首先采用碳纤维分别制备了不同经纱层数、经纱倾斜角度和经纱密度的2.5D层间正交角联锁机织物和2.5D层间斜交角联锁机织物;然后,以机织物为增强体、以环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂传递模压成型技术制备了2.5D角联锁机织复合材料;最后,采用自制的平面稳态热源装置和激光导热仪测试复合材料在厚度方向上的热传导性能。结果表明:经纱层数较小、经纱倾斜角度及经纱密度较大时,复合材料表层升温速率较快,且平衡状态时表层温度较高;同种结构的2.5D角联锁机织复合材料,经纱层数多、经纱倾斜角度及经纱密度大,热导率大。研究结果为高强、高导热复合材料的优化设计提供了试验基础。

基于电位滴定法测定氧化铁粉中氯离子

采用自动电位滴定法,以0.01 mol/L硝酸银标准溶液作为滴定剂,通过对试样称样量、试样中加入酸的种类及滴定前搅拌时间等参数进行优化,确定检测氧化铁粉中氯离子含量的最优方法,并通过加标回收实验验证了分析结果的准确度。实验结果表明:当称样量为0.5 g,加入10 mL 10%磷酸,搅拌时间为120 s时,分析结果的精密度和回收率均满足生产需求。

2250 mm热连轧产线轧辊利用率的提升实践

热轧轧辊处于高温、高负荷和骤冷骤热的复杂环境下工作,如果轧辊冷却不足、带钢表面氧化铁皮较厚以及局部破碎,均会造成轧辊氧化膜异常剥落,从而加剧磨损,缩短轧辊使用周期,不利于生产效率提升。针对此现状,通过优化加热工艺,将低碳钢的出炉温度控制在1 210℃以下,高强钢的出炉温度控制在1 230℃以下,在炉时间控制在200 min以内,产生的氧化铁皮能被除鳞机清除干净;增加油膜润滑量及轧辊冷却水量、封堵边部喷嘴,可提高轧辊润滑和冷却效果,减少轧辊氧化膜剥落,提高辊面质量;投用机架间冷却水,将开度控制在80%以下,控制三次氧化铁皮厚度,并避免氧化铁皮破碎,同时提高轧制速度、缩短纯轧时间。实践表明:通过以上工艺改进,生产高表面等级品种时的轧辊有效公里数增加25%,轧辊利用率得到显著提高。

电位滴定法测定氧化铁粉中氯离子

采用自动电位滴定法,以0.01mol/L的硝酸银标准溶液作为滴定剂,通过对试样称样量、试样中加入酸的种类及滴定前搅拌时间等参数进行优化,确定检测氧化铁粉中氯离子含量的最优方法。通过加标回收实验验证了分析结果的准确度。实验结果表明:当称样量为0.5g,加入10mL的溶质体积分数为10%磷酸,搅拌时间为120s时,分析结果的精密度和回收率均满足生产需求。

基于可编程摩擦电原理的晃动式脉冲发生器

摩擦纳米发电机具有结构简单、适用性广的优点,近年来是热门的研究内容。但在实际应用中,摩擦纳米发电机仍面临诸多技术难题:传统摩擦纳米发电机的能量来自摩擦产生的电荷,但摩擦过程中产生的热量会转换成内能,这极大程度降低了能量转换效率,且容易损耗摩擦层材料,进而影响摩擦发电机的耐久性;由于物理接触的摩擦力存在,其机械结构需要较大的外界驱动力,当外界只有较为轻微的机械晃动(如人走路)时,难以有效驱动相应的机械结构,无法实现高频操作;由于摩擦力和器件输出能力均与器件的摩擦面积成正比,因此多层堆叠的器件会随着有效面积的增大而难以驱动。该文基于可编程摩擦纳米发电机的原理,提出了一种晃动式脉冲发生器,通过摇晃小尺寸的器件可实现百伏级的脉冲电压输出。即使器件的摩擦层材料相同,如聚四氟乙烯薄膜,仍能实现较高的电压输出,且摩擦层不需要接触式摩擦,可将器件的摩擦能量损耗最小化,降低驱动器件所需的能量阈值,提高能量转化效率。

不同温度下豆蚜在闽南饲用(印度)豇豆上的发育及试验种群生命表

为评估牧草、绿肥兼用草种闽南饲用(印度)豇豆(Vigna unguiculata)作为载体植物扩繁豆蚜(Aphis craccivora)的适合性,开展了不同温度下闽南饲用(印度)豇豆对豆蚜存活率、发育历期、繁殖力影响的研究,并构建了种群生命表。结果表明:在17~33℃,豆蚜的世代发育历期随温度的升高而缩短;21℃时豆蚜的产蚜量最高,为103.90只;净增殖率随温度升高而降低,33℃时最低(1.378),17℃最高(54.649);在17~33℃,内禀增长率在25℃时最大(0.338),33℃时最小(0.041);周限增长率在25℃时最高(1.403),33℃时最低(1.042);种群加倍时间在25℃时最低,为2.049 d。闽南饲用(印度)豇豆具备载体植物的潜力,对建立以闽南饲用(印度)豇豆为纽带的载体植物系统有一定的启发。

具有误差修正功能的叶片变预压量抛光技术

针对目前部分叶片铣削后具有较大轮廓度误差以及微小进排气边,采用力控抛光方法难以达到预定要求的状况,提出了一种利用柔性金刚石抛光轮的变预压量误差修正抛光方法。首先,利用在机快速测量装置测量获取叶片待加工余量情况,然后通过分析测量数据确定叶片抛光轨迹和抛光预压量,从而达到对抛光去除量大小的控制,实现叶片型面自适应抛光的结果。最后,利用常规3轴机床对某型号叶片进行了包含叶根过渡圆弧的全型面抛光试验,试验结果表明,用该方法抛光后,叶片型面轮廓度由抛光前的0.02~0.12mm改变为–0.04~–0.005mm,余量稳定控制到了公差带内。与传统的方法相比,采用高精度超硬磨料复杂母线弹性抛光轮可以实现叶片非均匀去量,有效地改善了叶片型面轮廓度。该技术可以广泛用于中小叶片的低成本高精度抛光加工。

整体叶盘超硬磨料砂轮数控磨削加工技术

针对航空发动机整体叶盘进排气边曲率半径小、材料加工难度大、工具磨损快、编程难度大、加工周期长和容易产生加工变形等问题,对多种整体叶盘的磨削加工技术进行了系统的研究,总结了一系列整体叶盘的CBN砂轮数控磨削加工技术,开发了专用的整体叶盘编程模块。利用鼓形砂轮插磨方法和宽行周磨方法实现了整体叶盘叶片的全型面高精度磨削,加工面轮廓精度提高到15-20μm,最小进排气边圆弧半径达到28.7μm。利用几何自适应磨削加工方法实现整体叶盘进排气边的局部磨削加工,接刀痕迹低于10μm。提出了整体叶盘的三轴圆柱坐标磨削方法和圆周阵列磨削方法,可望将叶片长度不大于60mm整体叶盘的加工时间从数十乃至数百小时缩短到3h以内。

航空发动机叶片矩形阵列磨削加工技术

航空发动机高压压气机叶片弯扭严重、进排气边小、材料加工难度大、精度要求高,采用常规锻造、辊轧、铣削、电解加工方法极难在高效率、低成本的前提下保证其几何精度和表面质量。而常规多轴联动磨削效率过低,且面临复杂的加工残余应力变形问题。因此,利用反向分段残余应力加工控制方法与研制的矩形阵列磨削机床相结合成功实现了多个型号叶片的多主轴同步磨削加工。其中,利用分段方法实现了工件的局部刚性化,等效减小了本段材料的加工变形,利用反向加工顺序消除了本段微小残余应力变形对其他各段的位置移动和误差放大,解决了柔性体局部材料加工过程定位基准的变位问题,使加工残余应力变形的影响减少至接近于零。所加工出的叶片线轮廓度和面轮廓度分别达到30μm和40μm以内,采用4主轴机床后磨削效率较此前单主轴机床的提高近4倍,该方法可以大幅度降低叶片加工成本,并为采用更多主轴机床矩形阵列加工奠定了基础。

从企业单位时间资金利润率指标看机床工业的发展趋势

对机床行业的发展趋势做准确预测是一件艰难的事情,因为有太多原因会影响机床工业的发展动向,但在商品社会中,个人和企业一般以追求经济利益最大化为基本原则。机床是用来加工零件的,利用某种机床加工某种零件所能获得的最高效益基本反映了机床的能力和优势。提出一种基于单位时间资金利润率为指标的机床评价方法,并依此对机床工业几个可能的发展方向进行初步预测,希望为新型机床的研究开发和机床性能的提升途径提供一种有效的分析思路。

福建省草地资源生态安全评价

基于压力-状态-响应模型,选取18个草地生态系统评价指标,构建草地资源生态安全评价体系,采用熵权法对福建省草地资源生态安全进行评价.结果表明:福建省各设区市草地资源生态安全多处于良好和一般的状态,全省平均生态安全指数为0.386,生态安全状态一般.内陆地区的草地资源生态安全指数大于沿海地区,其中三明市生态安全指数最高.资源环境压力、草地生长状态和社会经济响应等是草地资源生态安全状态产生差异的主要影响因素.

航发涡轮叶片气膜孔的磨削加工实验

针对目前航空发动机涡轮叶片气膜孔加工精度低和重熔层难去除的问题,提出了"电火花打孔、磨削扩孔"的新型气膜孔加工工艺,研制出小孔磨削专用微细CBN砂轮并对电火花气膜孔进行了磨削工艺实验。实验结果表明:经磨削加工后气膜孔圆度降低50.9%,孔径尺寸标准差降低90.7%,表面粗糙度降低65.9%,重熔层被全部去除,证明了航发涡轮叶片气膜孔磨削加工的可行性。

基于逆向工程的航空发动机叶片再制造修复方法研究

航空发动机叶片长期服役在高温、高压和高速的环境下,极易出现损伤,而损伤叶片的修复技术一直是国内航空领域的研究重点和难点。以双联高导涡轮叶片为例,研究了一种基于逆向工程的航空发动机叶片再制造修复方法。该方法不依赖原始设计模型,而是基于同期服役非损伤叶片,这样重构的目标修复曲面更接近损伤叶片的变形状态。首先,用3D蓝光扫描仪扫描已损伤叶片及同期服役非损伤叶片以获取其点云模型;其次,对两叶片点云模型进行最佳拟合配准并分析识别出修复加工区域和边界;然后,基于非损伤区域配准后的误差情况,用多项式方程拟合曲线预测损伤区域的误差数据,再以非损伤叶片截面曲线为基础,叠加预测误差值求取修复区域的目标截面线;最后,通过蒙皮方法构建出目标修复曲面,编制数控加工程序,完成修复加工。以非损伤叶片的逆向模型为参考,对损伤叶片修复结果进行精度检测和误差分析。结果表明:该叶片修复轮廓精度基本上在0.03mm以内,满足修复公差要求,且修复区域与非修复区域能实现光滑搭接过渡,利用提出的方法对双联高导涡轮叶片有很好的修复效果。

基于变分模态分解和压缩感知的电力系统宽频振荡监测方法

随着“双碳”目标的提出,未来电力系统会有更高比例可再生能源及电力电子设备并网,会引发电力系统新型宽频振荡问题。因此针对电力系统宽频振荡“高噪声”和“宽频带”的特点,提出一种基于变分模态分解和压缩感知的自适应宽频振荡监测方法。对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法进行改进,自适应确定模态分解数,抑制噪声分量并监测识别振荡信号的有效信息。若监测到宽频振荡,将降噪处理后的宽频振荡数据通过压缩感知(compressed sensing,CS)方法上传,在调度中心对压缩数据进行重构,精确恢复宽频振荡信号,方便调度主站后续分析处理。算例表明所提方法可在高强度随机噪声的情况下保持宽频振荡监测的质量,克服高速采样后数据传输带宽的限制,并在实际电力系统宽频振荡信号监测中有良好应用。

基于蓝光扫描仪的高光面小圆角结构测量方法

对于高光表面及小圆角结构工件,传统的光学测量方法以及设备难以满足工程要求,基于蓝光扫描仪,提出一种球心偏置测量方法。在待测工件表面附着经220目砂粒喷砂处理的钢球,利用蓝光扫描仪对钢球进行快速扫描并拟合出扫描点云的球心点,沿待测工件表面法矢方向偏置钢球半径可得到工件表面实测点。利用该方法对标准圆棒进行测量,拟合直径差值为0.000 2mm,测量精度在0.03mm以内,验证了该方法原理的可行性。以进排气边圆角R<0.1mm的抛光叶片某条截面线为例,测量精度在0.03mm以内。该方法不受待测工件表面材质影响,对于高反光表面以及具有微小结构特征工件的测量具有重要意义。

毛坯海量点集与CAD数模的自适应快速精确配准方法研究

航空复杂锻铸件毛坯海量的扫描点集与CAD数模进行精确配准时,由于点集数量巨大数模面也较多,同时点集与数模面之间无任何关联关系,给配准算法带来了巨大的计算量,严重制约加工效率。为提高配准效率,提出一种快速精确配准毛坯点集与CAD数模的自适应方法,即利用配准面提取参与配准的数据点,建立点面之间的一一对应关系,通过对配准面进行分类并不断选取参与配准的特征面及相应的数据点加入配准,直至各面都很好地满足加工要求。最后利用实例验证了本算法的高效性和可靠性。