用于无运动部件变焦的球面变曲率镜设计及试验

将无运动部件变焦技术引入空间光学相机的设计中，能够在不干扰卫星平台工况的情况下使空间相机在通过目标区域上空时获取蕴含有目标不同层次信息的图像，从而为后续的识别、判读甚至超分辨率重建提供依据。无运动部件变焦的关键在于：基于光学杠杆效应的光学设计和可以产生较大尺度曲率变化的变曲率反射镜。目前已设计出一种无运动部件变焦原型光学系统，其中变曲率反射镜的有效口径不超过100mm，初始曲率半径为1740mm，且具备曲率增减双向变形能力。文章针对上述指标，设计了变曲率反射镜，并进行了有限元分析，利用具有高韧性、高抗拉断性以及高极限许用应力的碳纤维复合材料研制了反射镜，通过与13点高精度压电驱动器的集成，最终实现了变曲率镜的研制。试验结果表明，该球面变曲率镜可以实现1705~1760mm的曲率半径变化，对应的中心形变量接近23μm，优于国外同等规模器件所能达到的水平。

无运动部件的气体流量计

Dynamic Logic研制出最新无运动部件的气体流量计,即有名的GD—100流量计。这套新设备采用了液态振荡器测量流经管道的气体流量,并且输出数字模拟信号,采用转换装置将输出的信号转换成稳定的流量指示。液态振荡器安装于带有一个标准法兰的壳体内,该振荡器产生的频率与通过它的气体流速成正比。

气动驱动变厚变曲率反射镜技术

以环形线负载驱动模型为基础,分析了环形线负载驱动变曲率反射镜难以兼顾大中心形变与高精度面形保持的原因;从薄板弹性理论出发,得到了一种气动驱动变厚变曲率反射镜物理模型.理论分析表明,将反射镜的厚度分布从等厚改为变厚,并采用气压均匀驱动替代推力环环形驱动,反射镜不仅能产生大的中心形变,而且在形变过程中的面形精度也远高于环形线负载驱动变曲率反射镜的.基于超硬铝反射镜样片的试验验证了对变厚变曲率反射镜的理论分析;试验中,反射镜初始面形精度接近λ/50(632.8nm),施加0.032 MPa驱动气压产生约22μm中心形变时,反射镜面形精度依然优于λ/20(632.8nm),证明该气动驱动结合变厚设计这一技术具有较大的应用潜力.

气动驱动渐变厚度变曲率反射镜技术

在完善基于有限元分析的跨平台综合优化流程的基础上,获得了反射镜最优结构参数,并通过21阶Zernike多项式面形拟合得到球差是导致反射镜形变过程中面形精度退化的主导像差模式.根据有限元优化得到的最优结构参数研制了第二块气动驱动渐变厚度变曲率反射镜样片(口径135mm,中心厚度8mm,初始曲率半径2 807mm)并进行了曲率变化能力及面形精度保持试验研究.研制工艺的改进使本文所研制的变厚铝合金反射镜初始面形精度优于λ/80(632.8nm),当驱动气压达到约0.07 MPa时,反射镜中心形变量接近37μm并且去掉球差影响后的面形精度可以优于λ/40(632.8nm).与前期所研制的第一块样片相比,第二块样片的中心形变能力以及面形精度保持能力均显著提升.

基于液体透镜自动聚焦显微成像系统设计

设计一种新型自动聚焦显微成像系统,该设计在不移动显微镜或像面情况下,利用液体透镜调节显微成像系统筒镜焦距,对物距离焦进行补偿。本文介绍了微流体透镜调焦方法,理论推导出物距与筒镜焦距的关系曲线。通过ZEMAX优化,设计出一套自动聚焦显微成像系统。该系统以数值孔径为0.25的10×无穷远平常消色差显微为物镜,以液体透镜和4片球面透镜为筒镜,空间分辨率达到1.22微米,物距可离焦范围为±0.5 mm。在不同物距离焦情况下,系统光学传递函数在72 lp/mm处均大于0.2。该设计具有结构紧凑、无机械运动部件、反应速度快等特点,大幅降低了光机系统复杂性。

环形线负载驱动变曲率反射镜技术

从薄板弹性理论出发,对可实现曲率变化的环形线负载驱动模型进行分析,给出了基于该模型的大镜厚比变曲率反射镜的形变方程.以较小的驱动力实现较大的中心形变为目标,利用MATLAB软件对不同反射镜厚度、驱动环半径下的反射镜形变情况进行模拟计算,结果表明,反射镜厚度范围在2~4 mm之间、驱动环半径数值在反射镜有效半径1/2处最佳.以此为依据,设计并研制了口径为100 mm、厚度为3 mm的铍青铜环形线负载驱动变曲率反射镜结构及原型样片,给出了变曲率反射镜整体结构前10阶的振动模态分析结果.完成装配后,反射镜原型样片的面形精度接近λ/30（λ为波长）.对该结构进行极限曲率变化和面形精度保持的验证实验,通过对变曲率反射镜结构进行改进,环形线负载驱动能够实现超过30个波长（632.8 nm）的中心形变,且面形精度的变化与反射镜中心矢高的变化呈弱相关.

低温箱的新冷源:脉冲管制冷机

用脉冲管制冷机首次作低温箱的冷源进行可行性实验研究。已经建立起初步的系统实验装置,并进行了有关实验测试。实验结果和分析比较表明,脉冲管制冷机系统结构简单,运行可靠.具有优于低温氟里昂制冷系统的优点,而且在较高制冷温区的冷量输出可以满足冷负荷的需要,是替代低温氟里昂制冷系统的一个新途径。

电磁泵驱动液态金属的芯片散热研究

随着芯片的集成度越来越高,散热问题已成为制约其发展的主要瓶颈之一。液态金属芯片散热技术的引入为此打开了新的局面。相比于传统以水为冷却介质的液冷技术,液态金属冷却具有更优异的散热性能。此外,由于其导电性,液态金属还可以采用完全无运动部件的电磁泵进行驱动。而利用电容对电磁泵进行供电,可以非常便捷的实现大电流,从而显著提升电磁泵的驱动能力,并有望实现液态金属的射流。那么,电磁泵是如何驱动液态金属的?液态金属散热技术的优势何在?本文将通过介绍芯片散热的发展历史、液态金属的优异性能,使人们更好地认识液态金属,以及它在散热领域的应用。

试论“真空除氧”在医药工业上的应用

以水喷射泵抽真空应用于化工、医药工业,已有悠久历史。如真空蒸馏、浓缩、脱水、脱色、干燥、结晶……等等。由于它具有结构简单,加工容易,操作方便,工作可靠,无运动部件,使用寿命长等优点,因此在工业生产上,它的用途日益广泛。

直连型热驱动室温热声制冷机性能分析

针对室温制冷,本文提出并优化设计了新型直连型热驱动热声制冷机。该直连型热驱动热声制冷机包含三个相同的基本单元,每个基本单元依次由热声发动机、热声制冷机和谐振管组成,具有无运动部件、紧凑和环保无污染的优点。计算结果表明,在环境温度50℃,热端温度300℃,制冷温度10℃的条件下,整机获得了4.54 kW的制冷量,系统热效率达到0.44,未来在制冷卡车及渔船上具有一定的应用前景。

背压射流泵基本特性室内试验研究

井下射流泵由于无运动部件、结构紧凑及起下方便,在油田定向井与水平井的采油与压裂排液应用中具有很大的优势。目前射流泵室内研究手段主要采用相似准则,从油田的实际应用情况出发,本文利用原型射流泵,在近似工况下进行室内模拟试验,能够更好的模拟射流泵在井底的工况。

新型电冰箱在长沙问世

湖南大学研制成功一种用热能制冷的吸附式蒸汽电冰箱,不久前通过技术鉴定。目前的电冰箱大多采用氟里昂压缩机,由于氟里昂对大气臭氧层有严重的破坏作用,污染环境,因此国际上将限制使用氟里昂电冰箱。