绝对重力仪落体光心质心距调校方法研究

为了最小化激光干涉式绝对重力仪中落体旋转引入的重力加速度测量误差,提出了一种基于落体悬吊的光心质心间距调校方法,结合落体的外部结构,搭建了一套简易高效的落体调校装置。该装置采用光电自准直仪测量落体悬吊状态下的俯仰角,可实现对落体质心位置的高准确度调节,进而完成对落体光心质心距的调校。对装置的测量不确定度进行了评估,得到落体光心质心距测量的合成标准不确定度为18.85μm。最后在NIM-3A型绝对重力仪上进行实验验证。结果表明,悬吊法调校落体的光心质心距优于20μm。若落体旋转角速度控制在0.02 rad/s以内,则落体引入的重力加速度的误差优于1μGal。

可移动光钟探测光学系统的隔振设计

为了满足移动测量、异地时钟现场比对等需求,小型化可移动光钟逐渐成为研究热点,但在车载平台等典型工作环境中,振动噪声将对光钟物理部分探测光学系统的光束偏转角产生影响,从而引入频移。为抑制光束偏转角变化对光钟稳定性的干扰,首次提出一种适用于光钟物理部分的探测光学系统的隔振系统设计方法,包括计算系统基座振动与作用于原子的光束偏转角的定量关系及由此引入的光钟稳定度、实测带有测试方舱的车辆底座的振动噪声、基于光钟稳定运行对振动的要求设计三维隔振系统的结构及性能参数等主要步骤,并给出了以TS-300型主动式隔振台和500BM-1型被动式隔振台构成垂直隔振系统时的详细设计过程。仿真结果表明,当光钟位于静止的测试车方舱中心时,使用该隔振系统后由振动导致的光束偏转角对稳定度的贡献不大于2.94×10^(-15)τ^(-1/2),通过优化隔振系统,稳定度可达到1.12×10^(-15)τ^(-1/2)。

某SUV镂空尾翼气动噪声特性的研究

在某SUV开发过程中,为了更好地体现运动感,外造型上设计了带镂空的尾翼,然而,镂空尾翼带来了新的气动噪声源,使得车内噪声性能严重恶化。本文通过对风洞测试结果与数值模拟流场的分析,明确了镂空尾翼的声源产生原因:一是气流在镂空通道加速并冲击后风挡产生;二是气流在尾翼尾部区域分离、耦合形成的高湍流强度涡漩辐射产生。基于此,明确了优化方向:减少镂空处的气体流量;降低尾翼下方气流速度;改变尾翼下方气流流动方向。制定了具体的优化方案,并通过了风洞试验验证。结果表明优化方案对提高车内语音清晰度和降低车内声压级都有显著效果,车内声压级降低至少2 dB(A),语音清晰度分别提高0.7%、1.5%、1.7%。通过本文研究内容,可以为尾翼造型设计及优化提供重要依据。

重力精密测量隔振平台建设关键技术研究

该文简要介绍一种具备无磁、优异隔振性能,并可保留真实地球脉动信息的基岩上桩承载混凝土重力精密测量隔振平台的建设实例,为类似实验室建设提供借鉴。

Zn^(2+)掺加的包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn^(2)+,进行了Zn^(2)+掺加的包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40℃,硅/铁质量比m(SiO_(2))/m(Fe_(2)O_(3))为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn^(2)+掺加的包覆型Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。

绝对重力仪国际比对方法

重力计量的主要任务之一是确保全球重力测量活动的国际互认和量值统一,以及确保各行各业重力测量结果的溯源性和准确性.中国计量科学研究院先后主办了第一届亚太区域绝对重力仪国际比对和第十届全球绝对重力仪国际比对(ICAG-2017),本文结合主导国际比对活动的经验,首先介绍了国际比对的准备和组织工作,包括比对前的垂直重力梯度和潮汐模型的观测、比对期间开展的衍射光束修正量测量和测量点位安排等.其次,基于数据预处理、观测模型、约束方程等进行比对数据处理,通过符合性检验验证仪器不确定度的评估是否合理,最终可以计算得到仪器的等效度及短期复现性.最后结合对历次比对结果的比较,分析了国际比对对大地测量研究及应用中提升观测数据准确性的重要意义,提出现阶段重力计量工作面临的一些问题.

滑动式文物隔震支座性能试验及设计方法

每一次地震都会对馆藏文物造成巨大的威胁。为避免地震对博物馆文物造成不可估量的损害,研制了一种滑动式文物隔震支座。利用水平振动台对多条地震波激励下的滑动式文物隔震支座进行隔震性能试验,并检验隔震支座隔震效果。然后,建立滑动式文物隔震支座–展柜体系的有限元模型进行地震响应分析,并与试验结果对比,验证有限元模型的有效性;利用有限元模型探究隔震支座滑轨摩擦系数和隔震支座上覆展柜质量对隔震支座隔震性能的影响。最后,提出一种滑动式文物隔震支座的设计方法,并以实际展柜为例,对所提设计方法的有效性进行验证。结果表明:本滑动式文物隔震支座具有良好的隔震性能,隔震支座的隔震率随着输入的地震波峰值加速度的增加而增加;在相同峰值加速度条件下,隔震支座的隔震率随着地震波卓越频率的增加而增加;改变滑动式文物隔震支座的滑轨摩擦系数或上覆展柜质量并不会影响滑动式文物隔震支座最佳周期,较低的滑轨摩擦系数更有利于提高隔震系统的隔震性能;上覆展柜质量的变化对展台面加速度及滑动式文物隔震支座位移响应的影响较小。滑动式文物隔震支座能有效减小文物的地震响应,保护博物馆内展陈文物的安全,所提出的设计方法可为实际馆藏文物防震需求提供指导。

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min^(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol^(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。

绝对重力仪振动特性研究

振动干扰是影响激光干涉绝对重力测量精度的主要因素,基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)在分析瞬态类、非平稳时变信号方面的优势,提出一种基于改进的集成经验模态分解-希尔伯特黄变换(modified ensemble empirical mode decomposition-HHT,简称MEEMD-HHT)的绝对重力仪振动特性研究方法,对实测信号进行自适应分解后,从能量谱角度对振动数据进行了分析研究。实验结果表明,该方法在有效抑制模态混叠的同时,得到了不同频段的固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF),信号重构误差为10-15量级。通过HHT准确获取了振动各频段信号的能量分布情况,其中:0.1~5 Hz频段能量占86.95%;5~20 Hz频段能量占8.78%;其他频段能量相对较低。本研究成果为高精度减振装置的设计研发和提高绝对重力仪的测量精度奠定了基础。

玻璃中卤化银纳米棒定向排布制备

围绕含AgCl钠硼硅酸盐玻璃的熔融制备、析晶热处理、高温拉伸及高压还原工艺,对于玻璃中卤化银纳米棒的形成、定向排布以及对于偏光性能的影响规律进行了研究,发现卤化银晶粒更易于在富钠硼相中析出,较佳的热处理制度是析晶温度615℃、保温时间12 h。玻璃中卤化银纳米棒的形成及定向是玻璃拉伸温度、拉伸应力与拉伸速度三者的有机结合。在拉伸温度570℃、拉力735 N、拉伸速度120 mm/min条件下,玻璃样品中AgCl纳米棒的平均直径98 nm、平均长度558 nm、纳米棒的平均长径比1.0:5.6,并沿玻璃拉伸方向定向排布。通过高压还原后玻璃的偏光性能研究,拉伸后玻璃表层单位面积内AgCl纳米棒的数量越多,还原处理后玻璃的消光比越高。

国家重力计量参考网的初步建立研究

重力加速度的计量有着非常重要的作用,不仅体现在计量科学和防震减灾等基础研究领域,还体现在压力、测力、衡器和大地测量等专业的实际应用领域。2016—2020年,中国计量科学研究院承担并实施了"重力计量专题服务"项目,项目组远赴西藏、新疆和香港等地区,顺利完成了50余个站点重力加速度的量值传递,初步建立了国家重力计量参考网。以后将进一步完善国家重力计量参考网。

用于绝对重力仪的落体旋转评估方法

介绍了一种自主搭建的测量落体在自由下落过程中旋转角速度的装置,评估了不同落体旋转角速度引入的旋转误差对重力测量的影响。针对具有旋转初速度的落体在真空腔内自由下落的运动模型,该装置采用光杠杆原理,将高精度位置传感器(PSD)作为光跟踪设备,研究并推导出落体由旋转所导致的反射光位移与下落时间的关系。然后,对PSD采集记录的时间位移曲线进行拟合,求解落体单次下落的旋转角速度值。在调整真空腔垂直度后,最大旋转角速度值可减小为16.88 mrad/s,引入的重力测值不确定度为0.57μGal,即该状态下落体的释放更加平稳。实验表明,该装置不仅可以进一步提升绝对重力仪中落体传动机构的装调精度,还可以对光学干涉绝对重力仪工作过程中的落体姿态进行监测,进一步降低落体旋转所引入的测量不确定度。

CCM.G-K2.2017关键比对报告

2017年10月,第十届全球绝对重力仪(关键)比对活动在中国计量科学研究院昌平院区举行。来自全球的30台绝对重力仪参与了此次比对,其中有13台为关键比对(KC)仪器。介绍了此次关键比对的参与者,阐述了比对活动的具体流程以及数据处理方法,并给出了所有KC的测量及计算结果。此次比对是全球绝对重力仪关键比对第一次在欧洲之外的国家举办,依托于此次活动的成功举办,中国计量科学研究院成功建立了全球目前唯一在用的重力计量原点。

Theoretical analysis and simulation of thermoelastic deformation of bimorph microbeams

In this paper, a purely mechanical model for the thermoelastic behavior of a bimorph microbeam is presented. The thermoelastic coupling problem of the microbeam is converted to a mechanical problem by simply replacing the thermal stress in the beam with a bulk force and a surface force. Thermoelastic deformation of the bimorph microbeams with constraints frequently used in micro-electro-mechanical systems (MEMS) devices has been derived based on this model and is characterized by FEA simulation. Coincidence of the results from theory and simulation demonstrates the validity of the model. The analysis shows that a bimorph microbeam with a soft constraint and a uniform temperature field has a larger thermoelastic deformation than that with a hard constraint and a linear temperature field. In addition to the adoption of materials with large CTE mismatch,thickness ratio and length ratio of the two layers need to be optimized to get a large thermoelastic deformation.