基于双电容器耦合和线性补偿的高稳定度平顶脉冲强磁场调控系统分析与设计

平顶脉冲磁场具备脉冲磁场强度高和稳态磁场稳定度高的双重优势,是现代物理科学研究的重要工具。为满足脉冲场核磁共振、I-V测量等科学实验对平顶脉冲磁场高稳定度的需求,该文提出基于双电容器回路耦合放电和线性补偿的平顶磁场调控方案。为此,理论分析双电容器回路耦合放电过程,建立配置主/辅回路电容电压和放电时序的优化方法,基于IGBT有源区的流控特性,设计线性调节补偿回路和前馈反馈相结合的控制器,研制与主磁体解耦的1 T补偿磁体,对双电容器回路耦合放电产生的背景磁场进行高精度调控,最终实现了强度为45.2 T、持续时间为8 ms以及稳定度为0.02%的平顶脉冲磁场,满足相关固态核磁共振等科学实验需求。

高稳定度红外平面黑体辐射源的研制

为了满足现场复杂环境红外辐射测量设备定标的要求,研制了2套便携式高稳定度、有效辐射面为400 mm×400 mm的红外热辐射源。其中1套采用基于密闭流体控温的原理,主要工作在比环境温度低10℃的相对低温工作区,用于作为环境辐射的参考低温点;另1套采用大面积半导体制冷器(TEC)控温的原理,主要工作在比环境温度高10℃的相对高温工作区。2套红外辐射源的表面发射率均高于0.97,控温稳定性可达0.01℃/h,红外辐射源面温度面均匀性优于0.2℃。

基于电流自适应补偿的高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统

针对半导体激光器在实际应用中波长、功率稳定性较差以及控制系统复杂等问题,设计了一套高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统。该系统利用模糊比例-积分-微分控制算法稳定功率,并通过两次正交试验优化算法参数,减小功率超调量,同时提出电流自适应补偿的波长校准算法,提升不同功率下的波长稳定性,解决电流内环反馈时引起的波长和功率交叉影响问题。结果表明,仿真优化后的激光器功率超调量从1.528%降低至0.014%,系统调整次数由21减小至17;测试调制光栅Y分支型激光器60 min内的功率漂移量仅为0.0044 mW,稳定度达到0.0604%,波长漂移量为1.9 pm,稳定度达到1.22×10^(−6)。经校准,激光器的半导体光放大器电流在28~78 mA范围内,波长变化量从23.4 pm减小至2.6 pm。

基于雪崩管Marx电路的高稳定度脉冲技术

采用Marx电路提高雪崩管脉冲源输出脉冲幅度,分析基于雪崩管Marx电路脉冲源的时基稳定度和波形稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩管脉冲源,脉冲峰值电压2 000 V(50Ω负载),脉冲全底宽度5 ns,上升时间400 ps,重复频率达到25 kHz,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30 ps,长时漂移小于100 ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。

基于雪崩三极管的高重频高稳定度脉冲源研究

基于雪崩三极管的脉冲源具有稳定度高、脉冲窄、上升时间短等优点,分析了雪崩三极管脉冲源稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高了稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩三极管脉冲源,脉冲峰值电压1500V(50Ω负载),脉冲宽度1ns,上升时间200ps,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30ps,长时漂移小于100ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。通过对改进脉冲电路的充电形式,实现了重复频率为60kHz的脉冲输出。

200kV低纹波高稳定度直流高压电源

直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用，传统高压直流电源是通过工频变压器直接升压，再经整流滤波得到所需要的高压，普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术，设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源，采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法，实现了直流高压输出。结果表明，所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点，最终输出的电压在o～200kV连续可调，纹波和稳定性都小于0．01％，满足实验需求。

高稳定度激光器驱动器的研究与设计

本文介绍了一种实用型基于单片机的高稳定度半导体激光器驱动器。该驱动器由单片机进行程序化控制。末级电路采用功率MOSFET作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流。最后对输出电流的稳定度进行了分析,输出电流长期稳定度可达到4.0×10-5以下。

帆板驱动影响下的卫星姿态高精度高稳定度控制

受步进电机驱动作用,太阳帆板对日定向时卫星姿态受到影响。本文针对帆板驱动不平稳引起的同卫星姿态耦合干扰,提出了一种卫星姿态稳定和太阳帆板对日定向的复合控制方法。卫星姿态稳定采用自抗扰控制器,以估计补偿由帆板驱动和系统不确定性引起的干扰,并在此基础上,设计了步进电机自适应电流补偿驱动器,以克服帆板驱动机构摩擦力矩和谐波力矩影响。仿真结果表明,该方法能大大提高卫星姿态控制精度和稳定度,同时还改善了帆板对日定向的精度。

高稳定度大功率交流恒流源设计

从高稳定度大功率交流恒流源的实际需求出发,通过两种方案的比较以及实验数据的测试验证了晶体管功率放大方案的可行性以及其优势与劣势,提供了一种高稳定度恒流源的设计思路,使得电流标准源的需求得到满足。

高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证

使用星载综合孔径辐射计进行海洋盐度探测是微波遥感领域的一个研究热点。为了达到海洋盐度探测所需准确度指标,综合孔径辐射计的辐射计单元需要同时具有非常高的灵敏度及定标稳定度。该文研究了一种兼顾高灵敏度和高稳定度的辐射计技术,通过实时定标的方法保证稳定度指标,通过定标数据平均的方法提高灵敏度指标。首次通过频域分析得到最优定标数据平均时间。完成了长时间稳定度实验,实验结果表明:该辐射计稳定度在3天(3 d)内优于0.12 K,灵敏度优于0.1 K,达到了海洋盐度探测综合孔径辐射计对辐射计单元的需求。

国外航天器高精度高稳定度高敏捷指向技术综述

调研了国外航天器高精度高稳定度高敏捷指向技术发展现状,分析了其实现的主要技术途径,研究表明高精度高稳定度高敏捷指向作为一项系统性技术,需要从构型布局、结构动力学、控制等多方面开展综合分析与设计。文章对其中一体化构型布局设计、微振动抑制、多级复合控制和大力矩执行机构等关键技术进行了总结和分析,可为我国高性能航天器的发展提供借鉴。

基于频域分析的挠性卫星姿态高稳定度控制

在考虑外界干扰和挠性振动的影响下,针对卫星姿态的高稳定度控制需求提出了一种控制方案,并给出控制参数的整定方法。采用传统的PD控制结合干扰补偿器的控制方法完成姿态稳定任务。干扰补偿器的设计运用了鲁棒模型匹配的原理,并通过减小干扰输入到角速度输出的幅频响应以提高姿态控制的稳定度。分别给出了挠性影响化作广义干扰和未化作广义干扰时的传递函数模型,然后用频域分析的方法分析了引入干扰补偿器后系统的开环特性以及干扰抑制的性能,并证明了系统的鲁棒稳定性。仿真表明,所采用的姿态控制方法有效抑制了挠性振动,并提高了姿态控制的精确度与稳定度。方法设计简单,容易实现,适于工程应用。

高稳定度标准电阻跟踪测量研究

介绍了多种构型的高稳定度标准电阻,并应用新型量子霍尔电阻测量系统跟踪测量多种无需使用油槽的高稳定度标准电阻.实验表明新型设计的无源无控温高稳定度标准电阻在室温环境中温度系数和24h噪声分布均优于传统商用型标准电阻,年相对漂移率<5×10-7.跟踪测量实验还发现某些种类的高稳定度标准电阻具有温度弛豫效应,对于10-8量级准确度的测量,应提前3d进行控温并跟踪测量,以保证测量准确度.

高稳定度光纤时频相干传输技术研究

针对上行天线组阵技术对高稳定度时频信号的需求,提出了一种适用于几千米量级的高稳定度光纤时频传输方案。详细介绍了该方案的原理和实现方法,并对该光纤时频传输试验系统进行了相关测试。初步试验结果表明,系统实现了闭环链路延迟抖动小于10 ps,载波相位抖动为0.29°;在传输100 MHz频标时,1 km闭环光纤时频传输系统的阿伦方差指标为4×10^(-16)/1 000 s,能够使得频率标准信号"无损"地分发至各节点,可用于千米区域内分布式系统的高精度时频同步场合。

高稳定度恒流负载的设计与实现

为满足多种电源测试要求,文中设计并实现一有源恒流负载,满足不同电压、电流及功率的交、直流电源负载要求,测试设定简单,电流波形与电压波形一致,具有高稳定度。首先产生直流基准;输入交流电压桥式整流后,再通过反馈回路产生交流基准,与测试电源波形和相位一致,从而实现真正意义的阻性负载。试验测得样机直流恒流稳定度接近100%,交流恒流稳定度为99.8%。分析表明此方案可用于工程实际中对交、直流电源性能的测试。

高稳定度电源电压基准研究

介绍了高稳定度电源对电压基准的要求,及电源的高稳定度与电压基准的关系,研究了电压基准在电压驱动器件和电流驱动器件情况下的线性问题,给出了实现高稳定度电压基准的两种方法。

一种新颖的高稳定度电源

阐述了应用串联谐振技术 ,以近似恒流给电容器充电的电源基本原理 ,讨论了影响电容器误差电压的因素 ,最后给出了实验结果及实验波形。

ARM平台的高稳定度实时转速测量方法

基于ARM平台设计了一种针对磁电式转速传感系统的高稳定度实时转速测量方法,该方法能够有效消除传统转速测量方法无法克服的由计数误差和脉冲发生器的加工误差引起的转速测量波动。针对所设计的转速测量方法进行试验,结果表明,所设计的转速测量方法能有效消除测量结果波动,且实现简单,动态跟踪效果好。

遥感卫星高精度高稳定度控制技术

对遥感卫星高精度高稳定度控制技术进行了综述。给出了国内外高稳定度多挠性遥感卫星控制、快速机动控制、高精度姿态确定、自主智能控制等典型应用,以及未来发展趋势。分析了挠性多体卫星结构-控制一体化设计、卫星在轨试验和高精度姿态确定等关键技术。讨论了挠性多体卫星动力学建模仿真及地面试验验证,H∞控制、自适应滤波前馈等卫星姿态控制方法研究与应用,卫星结构模态与无干扰力矩在轨辨识,以及基于陀螺、星敏感器及其误差、卫星动力学模型、在轨热变形标定等高精度姿态确定技术。

30kV高稳定度高压电源

本文介绍了为我校新型电子束曝光机所研制的30kV 高稳定度高压电源。该电源采用双闭环调整,集中补偿和分散补偿相结合的设计方案,满意地解决了静态精度和动态稳定性的矛盾。针对高压稳压电源的技术特点,对关键技术进行了适当处理,使各项技术指标均达到或超过原设计要求。