基于PFN-Marx技术的紧凑型重频脉冲功率源

针对低磁场相对论磁控管高功率微波器件实验驱动需求,对基于脉冲形成网络(PFN)储能的高功率脉冲产生技术进行了研究。为了使其结构紧凑且具有较好的输出脉冲波形,设计了半环形PFN脉冲形成单元,两个半环形带状PFN与一体化开关、绝缘盘组成圆环形高压脉冲产生模块。PFN脉冲形成单元由13个陶瓷电容与半环形金属电极板构成,多个高压脉冲产生模块同轴层叠,所有开关导通后各模块PFN串联放电,产生快前沿高功率方波脉冲,再通过对触发开关和充电电源的同步控制实现重频工作。采用电磁仿真软件对PFN物理结构进行优化设计,研制的高压脉冲产生模块充电51 kV在负载8.5Ω上输出电压峰值49.6 kV、脉冲半高宽108 ns、脉冲前沿14 ns、平顶(90%~90%) 74 ns,具有较好的方波特性;11个高压脉冲产生模块层叠集成为1个22级紧凑PFN-Marx装置,在充电51 kV的条件下,84Ω负载上获得峰值516 kV的高电压脉冲输出,半高宽104 ns、平顶63 ns、脉冲前沿11 ns,实现了20 Hz连续15 s重频稳定工作,输出波形完全一致。

基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测

针对目前脉冲激光声信号检测方法极易受到环境噪声的影响,导致检测精确度不理想的问题。提出基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测方法。首先,采用小波阈值法去除脉冲激光声信号中的噪声;其次,利用球傅里叶空间变换技术对声信号中的声源展开定位,获取声信号的准确位置;最后,分别提取声信号中的比值特征、比重特征、频率特征三种参数,在此基础上通过SVM算法对其展开分类识别,以此实现脉冲激光声信号的有效检测。实验结果表明,所提方法的声信号检测精度超过96%。

基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法

为提高脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)引信的波达方向(Direction of Arrival,DOA)分辨率,利用引信的运动特性,将不同时刻下的回波数据进行组合,合成一个大孔径的虚拟阵列,达到扩展孔径的目的,并利用数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)实现对目标的高分辨角度估计。针对合成虚拟阵列非均匀性导致DBF计算复杂度高的问题,将合成虚拟阵列分解为固有子阵与运动子阵,分别进行DBF处理后并用两波束的乘积代替合成虚拟阵列的波束,在保证高角度分辨率的同时,降低对合成虚拟阵列直接进行DBF运算的复杂度。仿真与实验结果表明,在较少阵元的情况下该方法有效地提高了PD引信的DOA分辨率。

组合式电磁成形技术研究进展

电磁成形技术是一种典型的高速率电磁脉冲成形技术,可显著地提高材料的延展性,减小工件回弹和起皱,降低设备制造成本。在电磁成形技术发展过程中,电磁成形力场的有效加载和调控颇具挑战,早期的电磁成形方案基本实现工件排斥力成形效果,其电磁力分析中主要以排斥力占据主导,应用有较大的局限性,如今优势明显的组合式电磁成形技术开始进入大众视野。该文在简述电磁成形基本原理及电磁力调控方式的基础上,根据组合式方法应用的不同层面,将近年来涌现的研究成果划分为:驱动线圈组合式、电磁力组合式及工艺组合式三类电磁成形技术,针对每一类技术,分别阐述了其实施原理、技术方案及应用成效,并进一步归纳了不同技术的适用范围及研究重点。最后,在这些研究成果的基础上,对组合式电磁成形技术未来的发展方向进行了展望。

双线圈与单线圈磁脉冲辅助微冲裁对比与分析

为进一步研究磁脉冲辅助微冲裁工艺,提出使用双线圈替代单线圈的磁脉冲辅助微冲裁方法,采用对比试验的方式进行了成形孔宏观效果及冲裁断面质量分析,从而对双线圈与单线圈成形率与冲裁断面质量优劣进行了对比。结果表明,在成形孔的宏观效果方面,双线圈的孔成形率远高于单线圈,双线圈的应用提高了磁脉冲辅助微冲裁的能量利用率。单线圈磁脉冲辅助微冲裁的冲裁断面光亮带占比最高仅有15.3%,而双线圈的冲裁断面光亮带占比最高高达59.6%,双线圈冲裁质量远优于单线圈。

不同搭接形式下铜/钢电磁脉冲焊接界面分析

由于铜/钢的物化参数相差较大,熔钎焊时存在接头脆性、应力集中等问题,本研究借助新型电磁脉冲焊接技术,通过设计锥度或台阶形式的搭接方法,获得了铜/钢焊接接头,并借助界面微观SEM、EDS观察及显微硬度测试,分析不同搭接形式下的接头连接特征。结果表明:直接搭接时界面波形较差,有少量孔隙;台阶搭接时界面波形较大,但是,波形界面存在前后漩涡,且有“熔合区”;锥度搭接时界面为近似均波连接特征。当采用锥度结构设计时,波状界面的扩散区宽度为5μm,两种材料结合相对紧密。界面塑性变形、元素扩散程度决定界面硬度分布,采用锥度搭接设计时金属粒子流能够飞出界面,产生的塑性变形相对较小,其硬度过渡平缓,有利于冶金结合。

热成型钢氢脆行为研究进展

提高汽车用钢的强度是实现汽车轻量化设计的有效途径。然而,随着热成型钢强度不断提高,其氢脆敏感性也相应增大,氢致开裂已成为阻碍超高强度热成型钢发展与应用的重要问题。对热成型钢氢脆的影响因素、研究方法、机理和防护方法这4个方面的最新研究进展进行了综述,为相关领域的研究人员提供参考。

非匹配负载固态平板Blumlein线的初步设计与输出性能研究

为满足强流介质壁加速器对高倍压比脉冲形成线的研制需求,设计了一种非匹配负载平板固态脉冲形成线(Blumlein线)。首先使用电磁仿真程序研究了平板Blumlein线各参数对输出脉冲宽度的影响,设计并研制了4种形成线进行实验验证;其次利用仿真与实验结合,分析了层叠Blumlein线输出性能下降的主要原因,并提出解决方法;最后对多级Blumlein线的输出性能进行了仿真研究。结果表明:薄平板形成线在非匹配负载工作状态下的耦合作用影响显著,是导致层叠Blumlein线输出性能下降的主要原因;采用对向堆叠结构可有效降低耦合作用、提高波形质量,对向堆叠的20级层叠Blumlein线在1 V输入下可输出峰值33 V、脉宽154 ns的长脉冲,平均倍压比大于1.6,波动±3%的平顶占比37.3%。多级Blumlein线的仿真结果表明,设计的S型平板Blumlein线在多级叠加下具有较好的非匹配负载输出性能,可满足强流介质壁加速器的需求。

L波段全国产化2.5 kW级脉冲模块设计

随着国防和民用技术的迅速发展,高性能的L波段脉冲模块成为雷达和通信领域的关键组件。文章介绍了一个全国产化的2.5 kW级L波段脉冲模块的设计流程。该模块采用先进的射频放大技术和脉冲形成网络设计,结合本土材料和工艺技术的优势,实现模块的高性能和低成本生产。仿真和实验验证表明,设计的模块满足了所有预期的技术参数,包括功率水平、脉冲宽度和效率,通过了严格的质量控制和可靠性评估。

脉冲占空比对316L增材件成形质量及性能的影响

脉冲占空比对于成形件的质量有着重要的影响,合理设置这一参数可以提高产品的成形质量。文章通过改变脉冲占空比的大小,利用316L奥氏体不锈钢焊丝制备电弧增材成形件,检测了成形件的成形质量,观察了增材件的金相组织,测试了硬度、拉伸以及电化学腐蚀等性能,分析了脉冲占空比对成形质量及性能的影响规律。结果表明:脉冲占空比对试件硬度的影响不明显,而对试件的力学性能和腐蚀性能表现出较明显的差异。在占空比为50%的条件下,试件的抗拉强度和拉伸总应变的最大值分别为462 MPa、35.0%。在占空比为25%时,最小自腐蚀电流密度为2.956×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性最强;而占空比为50%时,试件的最大自腐蚀电流密度为3.853×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性最差。

脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形微观组织的影响

通过在流动摩擦挤压成形过程中施加脉冲电流,研究了脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形性能的影响,同时,借助EBSD和TEM研究了脉冲电流对变形区材料组织演变的影响规律。结果表明:脉冲电流降低了材料的变形抗力,提高了材料的流动性,在下行速度0.6 mm·min^(-1)、转速950 r·min^(-1)以及下压量3 mm条件下,施加3800 A的脉冲电流可使6061T6铝合金的流动摩擦挤压成形高度从15 mm提高到20 mm。脉冲电流的施加促进了变形过程中再结晶的发生,细化了不同变形区的组织,并提高了变形区大角度晶界的比例;流动摩擦挤压成形后材料内部存在大量的线性位错、网状位错以及由位错攀移形成的位错墙;施加脉冲电流后,材料在搅拌力和挤压力的复合作用下发生大塑性变形,晶粒破碎,形成大量的纳米晶。

太阳能激光器脉冲振幅密集矩阵式均衡方法

针对当前太阳能激光器脉冲振幅均衡过程中存在的均衡复杂度相对偏高以及激光器耗电量较高等问题,提出太阳能激光器脉冲振幅密集矩阵式均衡方法。采用小波变换技术消除太阳能激光器脉冲振幅信号中的噪声信号;通过信号重采样技术将原信号变为阶比值固定的信号,提取不同阶比分量,掌握脉冲振幅信号的波动特征;将脉冲振幅信号的波动特征作为网络输入,通过训练实现太阳能激光器脉冲振幅均衡。实验结果表明,该方法能够显著降低均衡处理过程中的均衡复杂度与延时,同时降低太阳能激光器工作过程中的耗电量。

“形”与“气”——论陶瓷绘画创作和王澍建筑设计思想“自然之道”的融合

王澍先生认为建筑是在创造一个生活与艺术共通的世界,并存于现实世界的另一个世界,它以自然为师,自然中所蕴含的“道”等同于以美的形式载道,从自然事物的形态对话其内在本质的“气”。由自然中蕴含的生命力创造并组织陶瓷绘画外在形态的发展,器型和画面的配合制约陶瓷绘画创作,也暗含新时代创作思路。因此,创作想展现自然之道,需以表现“气”(生命律动感)为目的和观察方法,在创作中探索自然形态的内在生长规律。

谐波扰动下PWM边带谐波特性分析

配电网背景谐波以及系统中并联运行的电力电子设备开关次谐波等宽频带谐波分量,可经电压、电流采样后进入电力电子变换器控制系统,并传递至脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)环节。在边带效应作用下,PWM输出量中将产生一系列与扰动谐波频率相关的次生边带谐波,加剧电力电子变换器输出波形的谐波畸变,已成为电力电子化配电网谐波污染的重要来源之一。为此,针对五种典型PWM调制方式,分别建立了考虑谐波扰动影响的PWM边带谐波分析模型;提出了适用于谐波扰动影响下PWM谐波性能分析的改进总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)评价指标;最后,基于数学模型与所提ITHD指标,分析了采样方式、载波形式以及扰动谐波幅值等因素对谐波扰动下PWM输出波形中边带谐波发射特性的影响规律。

基于形态仿生的陶瓷花器造型设计

随着生活水平的提高,人们对陶瓷花器的要求已不仅仅是实用性和美观性,还包括了对文化和艺术的追求,以及个人审美偏好的体现。为进一步提升陶瓷花器的形态美学与应用价值,文章从形态仿生的角度,探讨陶瓷花器的创新设计。首先,对仿生概念进行梳理,分析了现代陶瓷花器设计的形式特点、文化内涵与发展现状,并发现陶瓷花器的仿生设计存在着为了模仿而模仿、“拿来主义”等问题。其次,构建了一套完整的设计流程,将形态仿生设计方法应用在陶瓷花器设计中。最终,以构建的方法模型、设计理论展开设计实践。将仿生设计应用于陶瓷花器的设计中,能够为设计师提供更多设计灵感与理论指导。

超薄板脉冲激光焊接工艺特性及成形质量控制

采用脉冲激光焊接对0.1mm厚超薄板进行对接焊试验,探索了焊接间隙、脉冲能量、焊接线能量和焊斑重叠率对焊缝成形的影响规律。结果表明:焊接间隙对保持熔池形态和稳定性至关重要,当焊接间隙不超过0.02mm时,可获得成形均匀、连续的焊缝;激光脉冲能量决定焊接熔池大小,影响焊缝正面和背面成形,当脉冲能量一定时,焊接线能量与焊斑重叠率成正比,在本实验条件下,焊斑重叠率应不低于60%,但焊斑重叠率应该与焊接线能量相匹配,防止线能量过高,引起熔池拉长而失稳,导致焊漏或驼峰现象的发生。试验获得无气孔、裂纹的焊接接头,接头抗拉强度731.6MPa,达到母材的抗拉强度的79.7%。

适用于构网型新能源发电系统的MCSPWM多电平逆变器

构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性。在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用。为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调制(multi-carrier sinusoidal pulse width modulation,MCSPWM)策略,该逆变器在开关数量、管压应力、升压能力和控制难度等方面具有优良的综合性能。该文分析了该逆变器的工作原理和抑制电容充电电流尖峰的方法,在软硬件设计的基础上,成功研制了新型开关电容九电平逆变器实验样机。样机实验结果证明,所提出的拓扑在高频调制策略下具有输出2倍升压、双向功率流的能力,开关电容可自动均压,开关管电压应力不超过输入直流源电压Uin,并且开关电容纹波电压的峰峰值小于2V。新型开关电容九电平逆变器,在构网型新能源发电系统中具有潜在的应用前景。

一种宽带多波束的辐射源参数检测技术

对宽带阵列接收的辐射源信号的参数测量技术进行了研究。针对宽带高增益系统中数字多波束形成、同时多信号处理和高灵敏度测量等要求,对每个接收通道进行短时快速傅里叶变换(FFT)处理,再对每个FFT频点进行数字波束形成,在频域和波束维度对信号进行存在搜索,将搜索后的信号二维信息(频率和波束)分别送入多个小盒进行关联,对关联后的频点进行通道数字下变频(DDC)处理和脉冲描述字(PDW)参数精测量,从而形成辐射源信号的测量结果。通过计算机仿真和实物测试,验证了整个信号处理流程的正确性。

Investigation of Helical Pulse Forming Line

To investigate the feasibility for a helical line to be used as a pulse forming line （PFL）, the transmission characteristics of the helical transmission line is studied both theoretically and experimentally. The results indicate that it is feasible to employ a helical line as a long-pulse PFL, and the influence of its dispersion is negligible. Compared with a conventional coaxial PFL, the helical PFL with the same size can produce a longer pulse.

Compact intense electron-beam accelerators based on high energy density liquid pulse forming lines

This paper provides a review of the compact intense electron-beam accelerators (IEBAs) based on liquid pulse forming lines (PFLs) that havebeen developed at the National University of Defense Technology (NUDT) in China. The history and roadmap of the compact IEBAs used todrive high-power microwave (HPM) devices at NUDT are reviewed. The properties of both de-ionized water and glycerin as energy storagemedia are presented. Research into the breakdown properties of liquid dielectrics and the desire to maximize energy storage have resulted in theinvention of several coaxial PFLs with different electromagnetic structures, which are detailed in this paper. These high energy density liquidPFLs have been used to increase the performance of IEBA subsystems, based on which the SPARK (Single Pulse Accelerator with spark gaps)and HEART (High Energy-density Accelerator with Repetitive Transformer) series of IEBAs were constructed. This paper also discusses howthese compact IEBAs have been used to drive typical HPM devices and concludes by summarizing the associated achievements and theconclusions that can be drawn from the results.