天净1号感受漫步太空纯净之旅——北京东方计量测试研究所积极开拓民用市场

刚上市就引发巨大关注,创下两个月销售5000台的业绩,订单持续暴增……2016年,对于北京东方计量测试研究所来说,天净1号静电式空气净化器的上市无疑是该所利用现有航天静电技术、发展航天技术应用产业的一个大跨越。在制造强国战略、军民融合战略、＂大众创业、万众创新＂时代大潮下,该所以政策为导向、以市场为牵引,抓住航天技术应用产业发展机遇,积极培育新的经济增长点。

电学计量中的量子标准与自然常数

介绍了库仑定律和安培定律在电学单位制中发挥的作用,依据机械功率与电功率等效的原理,选择电流单位安培(A)作为基本物理单位,并介绍了实用单位制和电学实物计量标准。阐述了三种电学计量的量子标准原理和溯源到自然常数的途径,分析了真空磁导率在安培定律公式中发挥的作用,探讨了电学量子三角形与欧姆定律兼容的问题。指出基本电荷量常数不是简单地从约瑟夫森常数K_(J-90)和冯·克里青常数R_(H-90)推导而来,而是由精细结构常数公式计算出来的,能量守恒原理是单位制中的第一性原理,是力学和电学计量单位的纽带。提出量子点之间的位移电流对单电子隧道泵有一定的影响,真空磁导率不再是理想的常数,真空磁导率的变化将成为后来理论界研究的重点。

ESD防护仿真技术研究

静电放电(ESD)一直是电子产品的重大威胁,严重的还会造成芯片失效。在设计阶段需对芯片受ESD冲击后的耦合情况进行预测评估,并为芯片设计有效的ESD防护,实现系统级高效ESD设计(SEED)成为发展趋势。文章研究了瞬态抑制二极管(TVS)对静电的响应情况,并将TVS分为回滞型与非回滞型,分别建立了SPICE模型。提出了一种新的ESD发生器电路模型和全波模型,所得电流波形与实测数据吻合较好。两种模型的电流特征值与IEC 61000-4-2:2008要求的偏差较小。为复现完整的系统级ESD测试环境提供了支持,也为探索芯片在系统级ESD测试下的行为模式打下基础。

ITER 12号水平诊断窗口碳化硼块状材料应用特性研究

国际热核聚变实验反应堆(ITER)12号水平诊断窗口(EQ#12)集成多种等离子体诊断系统用于观测等离子体运行状态,其真空内侧的集成设计在满足窗口重量限制和中子屏蔽要求的前提下,需重点考虑材料的真空放气性能和窗口冷却效率等因素。根据EQ#12真空内侧标准化集成设计方案,使用热压工艺制备碳化硼(B4C)屏蔽块,采用SEM、质谱分析、对称结构流导法、稳态热流法及有限元分析等方法对其微观形貌、理化性能等基础特性,真空放气特性及传热特性进行系统研究。结果表明:该热压工艺下的B4C屏蔽块密度为(2.50±0.01)g/cm^(3),内部微小孔隙少;总硼含量达77.20%,且铁和钴等杂质元素含量均不超过0.03%;真空条件下经过烘烤处理后,块体释放气体组分主要为H_(2),样品对H2的单位面积放气率低至6.94×10^(−9) Pa·m^(3)·s^(−1)·m^(−2);测试了100~500℃、1 MPa界面压力下B4C和不锈钢316L(N)-IG在真空条件下(约10^(−3) Pa)的接触热导,结合测试结果进一步对B4C在应用工况下进行热仿真分析可知,其在ITER装置运行工况下可以有效带走核热、局部最高温度不会超过221.6℃,经48 h的烘烤可升温至209.1℃进行有效除气。针对此种热压B4C块状材料的应用特性研究为核聚变装置真空室内屏蔽材料选择提供了重要参考。

便携式分压力质谱计校准装置的性能测试研究

文章对新研制的便携式分压力质谱计校准装置的部分性能进行了测试。采用参考电离真空计测量了装置的极限真空度;对于流导值在10^(-2) m^(3)/s的圆孔型抽气流导元件,通过精确测量其直径和厚度的尺寸,采用公式计算得到分子流条件下的流导值;对于孔径在微米量级的进气流导元件,采用定容衰减压力的方法通过实验测量确定其流导值;采用同一真空计分别测量抽气流导元件两端的气体压力获得返流比。测试研究结果表明:装置的极限真空度为4.8×10^(-7) Pa,抽气流导元件对N2的流导值为1.37×10^(-2) m^(3)/s,对N_(2)的返流比为0.193,两个进气流导元件对N_(2)的流导值分别为3.81×10^(-6) m^(3)/s、4.50×10^(-8) m^(3)/s,综合分析可得装置对N_(2)的校准范围为(4×10^(-1)~5×10^(-6))Pa。

大型航天器密封承压结构耐压试验安全监测技术研究

针对耐压试验过程中仅监测密封承压结构的应变、位移信息,无法实时监测密封承压结构损伤状态,因而难以识别和预示密封承压结构失效风险的问题,基于超声导波缺陷监测方法进行密封承压结构耐压试验中密封承压结构安全状态在线监测方案设计,并搭建监测系统进行了试验验证。结果显示,该方案利用高频混合声场动态传感技术解决了大型复杂密封承压结构安全状态难监测、异常状态难以及时有效定位等问题,实现了耐压试验安全状态的有效实时监测和及时预警,为大型航天器密封承压结构研制提供了有效的安全技术保障。

新型量子霍尔电阻样品计量应用研究

采用AsGa砷化镓系材料研制了多种结构的新型量子霍尔电阻样品,介绍了该样品的特点及应用领域。使用常温电流比较仪和低温电流比较仪,用过渡比对法对新型的量子霍尔电阻与标准量子霍尔电阻样品进行了双重测量比对验证,在实验室内测量结果的相对偏差小于4×10^-8,验证了新型的量子霍尔电阻样品和测量系统的准确度满足当前计量应用需求。

真空比对标准装置性能研究及计量软件设计

为研究真空比对标准装置的性能,减少真空计量过程的不确定度。通过实验对真空比对标准装置的极限真空度、漏率、动态稳定度和体积膨胀比进行了研究,分析了该装置的不确定度影响因素。针对标准装置仅能手动操作、真空规计量过程复杂、人工数据处理繁琐的情况,基于Labview 8.2开发平台,依据真空比对校准装置的基本工作原理和真空规检定/校准规程规范,开发了真空规检定/校准程序,覆盖了各种真空规的检定/校准,给出一种多个被检器并行计量的模块化结构,实现数据的自动处理,原始记录和证书的批量生成。

大国重器 精于计量——北京东方计量测试研究所计量服务国计民生侧记

7月25日,北京星际荣耀空间科技有限公司成功发射'SQX-1Y1'运载火箭,创下我国民营商业航天运载火箭首次成功发射并高准确度入轨等纪录。北京东方计量测试研究所承担了火箭发射角瞄准任务,以确保火箭按预定轨道飞行,保证搭载航天器准确入轨。这是北京东方计量测试研究所第二次承担商业航天火箭发射角瞄准精测任务,也是该所在服务国家航天型号任务基础上,探索融入商业航天迈出的重要一步。

高精度交流电压有效值测量技术研究

为提高交流电压有效值的测量精度,对高精度交流电压有效值测量技术进行了研究,采用交流数字采样的方式,基于等效采样的积分算法与过零检测采样,通过基抖动误差抑制实现交流电压有效值测量不确定度为40 ppm的指标。通过实验测试验证,所开发的交流数字采样系统工作稳定可靠,可以实现高精度交流电压有效值的测量。

空间计量技术研究现状及展望

空间计量是保障地外空间的测量单位统一、测量量值准确可靠的技术和管理活动。本文对空间计量概念进行了全面描述,介绍了国内外在空间计量技术领域的发展现状及取得的部分成果,并提出了空间计量领域的发展趋势。

国防军工计量科研管理机制研究

本文介绍了美国国防高级研究计划局与德国马普研究所等国外基础科研机构的创新机制、科研投资与经费管理、科技评估体系、科研人才培养情况。同时,介绍了国防军工计量科研工作的历史沿革、管理现状与存在的问题,分析了面临的新形势。为保证"十三五"计量科研规划全面落实,要进一步完善计量科研管理机制,规范科研管理行为,提高国家投资效益,促进军工计量科技自主创新,强化科技成果推广应用,着力提升国防军工计量科研水平,为武器装备科研生产和建设先进的国防科技工业体系提供强有力的支撑。

航天科技计量体系建设思考与方法研究

简述了航天科技集团公司计量体系建设的整体情况,分析思考体系建设的难点并提出了以航天型号计量保证为重点的计量体系架构,对航天企业的计量管理体系建设、型号产品的计量保障工作及今后的发展方向等进行了研究和探讨。

太阳电池阵列模拟器计量测试方法研究

对太阳电池阵列模拟器(SAS)的设计原理和技术要求进行了分析,并根据分析结果对太阳电池阵列模拟器计量测试方法进行了研究。

分离打拿极电子倍增器性能提升技术研究

研究了磁控溅射法制备二次电子发射薄膜过程中氩气与氧气流量比和打拿极极间分压方式对电子倍增器增益及衰减特性的影响。研究表明,采用25∶5的氩气与氧气流量比所制备的MgO/(MgO-Au)双层结构薄膜具有最大的二次电子发射系数(SEY)和最小的SEY衰减率,同时利用该薄膜制作的九级打拿极电子倍增器具有最高的增益和最小的增益衰减率,这与该薄膜拥有最大的MgO晶粒尺寸和合适的导电性密切相关;采用第九打拿极与地之间的分压电阻阻值为3 MΩ且前八级打拿极极间分压电阻阻值均为6 MΩ的打拿极极间差异化分压方式制作电子倍增器能够提高器件增益,降低器件工作电压,并减缓在电子持续轰击下的增益衰减。该研究结果对高性能分离打拿极电子倍增器研制及其应用具有重要意义。

基于数字波束形成技术的北斗抗干扰终端研究

随着电子对抗环境日益复杂,卫星导航及通信领域的抗干扰技术已从传统的功率倒置自适应调零技术转为数字波束形成(Digital Beam Forming, DBF)技术。针对功率倒置算法不能提高卫星信号增益的问题,对数字波束形成技术进行了研究;针对空时多线性约束波束形成算法的硬件资源问题,对基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术进行了研究。基于目前导航装备中常见的七阵元终端,将数字波束形成算法与功率倒置算法进行了仿真对比,开展了抗单干扰和五干扰仿真分析及满天星暗室实际测试。通过仿真分析及实际测试,同等干扰条件下,采用基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术具有更高的输出信干噪比,以及更强的抗干扰能力。相关研究结果可以支撑北斗抗干扰终端的研发。

计量量子化、数字化变革下的国内外计量技术发展趋势

美欧发达国家高度重视计量技术发展,将量子、数智等前瞻性、基础性计量技术纳入国家发展战略,抢占科技制高点。近年来,中国在原子频标、冷原子重力计等计量领域取得了突破,已进入国际计量先进国家行列。随着国际计量的量子化、数字化变革,计量不断加速向量子化演进、量传方式逐渐向数智化转型、计量保障技术更加向实战化发展趋势凸显。通过搜集、整理国内外大量计量量子化、数智化和实战化等相关技术文献资料,归纳并分析了计量技术发展趋势,可为计量测试技术发展提供借鉴。

基于LabVIEW的计量校准软件动态量限自动测试方法研究

对于目前广泛使用的基于LabVIEW的计量校准软件,如何测试以保证软件质量,是个需要研究的问题。本文提出一种动态量限自动测试方法,该方法结合边界值法和等价类划分法,根据指标类型和上下限数据自动构造测试输入,模拟仪器读数,对计量校准软件的处理数据、判别结果、形成测试结果功能进行测试,测试完成后由程序自动生成测试报告。最后通过对一些软件进行测试,证明了该方法的有效性。

非蒸散型吸气剂泵(NEG)对N_(2)气的抽气特性研究

非蒸散型吸气剂泵(NEG)是采用过渡族金属材料的吸气特性制作成的真空泵,用于超高/极高真空环境的获得及气体的纯化等方面。本文研制出吸气剂泵性能测试系统,研究了非蒸散型吸气剂泵对N_(2)气的抽气特性,分析了影响抽气性能的因素。研制的系统采用标准流量抽速测试方法,采用固定流导法流量计提供(10^(-5)~10^(-8))Pam^(3)/s的标准气体流量,可在测试罩内获得(10^(-2)~10^(-5))Pa的气体压力下实现抽速测试。实验结果表明,NEG泵激活后处于最佳抽气状态,当抽速下降之后可在超高真空条件下放置一段时间将抽速恢复至初始状态,但泵的整体抽气性能发生一定变化;当泵连续抽气时,抽速随着吸气量的增大而逐渐减小,随着泵抽气压力的增大而减小。

加强计量认证研究,完善质量监管体系

通过对国家计量认证政策的分析,结合军工系统现状,阐述了以国家计量认证为基础,研究建立并推行具有国防科技工业特色计量认证工作的观点,以充分发挥计量认证这一科学有效的手段在国防质量管理中的作用,完善对行政监管体系的建设,强化对获证实验室的监管,为军工产品的质量和可靠性提供有力的保障。