护热板法测量高温下材料导热系数的研究

中国计量科学研究院(NIM)新研制了单样品高温防护热板法装置,设计工作温度范围从室温至500℃、导热系数测量范围0.02~0.5 W/(m·K)。通过新的温度控制技术,有效抑制了系统热惯性引起的热振荡,在长达2 h的热平衡期内,各部件的温度波动可控制在0.005℃以内;采取上防护板温度补偿,抑制了上防护板的漏热。新装置测量导热系数的不确定度为1.2%(k=2)。在平均温度30~70℃范围,与美国国家标准技术研究院的导热系数标准参考物质NIST SRM 1450d标准值相对偏差为0.2%~1.9%。测量了有机玻璃的导热系数,与PTB测量值的相对偏差为-0.8%~-1.5%。在40~400℃温度范围,测量了高温岩棉的导热系数,测量不确定度为4.7%(k=2)。

光纤法珀差压式流量传感器设计与实验研究

基于流体流动的节流原理,以孔板作为节流装置,2支光纤法珀压力传感器作为差压信号测量装置,研制了1种高精度光纤流量传感器。通过孔板两端压力传感器的压力差来测量流量,在质量流量测量范围0~100 g/s内,得到关于流量和压差开方的线性方程,其线性拟合准确度达到0.99995。研制的光纤流量传感器具有耐高温、抗电磁干扰、体积尺寸小巧、传感器端无源、测量精度高等优点。

高稳频微弱激光量子源测量标定技术研究

激光雷达探测系统需求稳定的单光子源作为定标光源,通过输出波长及功率可量化溯源的微弱光量子信号,对探测系统的探测不确定度进行分析,并对接收与探测系统性能进行评估。针对这一需求设计并研制一种输出激光波长稳定、输出平均光子数从10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级的可调谐高稳频微弱激光量子源,并开展了相关测量标定工作。输出的微弱信号光波长稳定在532.269 nm处,功率覆盖79.3 nW至0.34 fW,平均光子数覆盖10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级,在10~5 s^(-1)量级的稳定度优于0.6%,能够满足激光雷达系统探测不确定度分析与性能评估等方面的应用需求。

浮动元件壁面剪切应力传感器研究进展

介绍了浮动元件的类型和浮动元件壁面剪切应力测量的方法,阐述了基于浮动元件的电容式、压阻式和光学式壁面剪切应力传感器的基本原理和研究现状,分析了上述3种类型的浮动元件壁面剪切应力传感器的优缺点,指出可通过优化浮动元件与传感器封装件之间的移动间隙以及浮动元件与被测面间的平齐度来提升浮动元件壁面剪切应力传感器的性能。展望了浮动元件壁面剪切应力传感器在湍流测量、判断边界层转捩、维护飞行器安全和优化飞行器结构等领域的发展方向,提出未来可通过发展MEMS技术、优化传感器后端处理电路和温度补偿方式、采用一体化设计加工方式等,进一步提升浮动元件壁面剪切应力传感器的小型化程度、检测壁面剪切应力极低值时的灵敏度和精度、测量的可靠性和准确性。

提升元器件结构分析项目实施效率和质量的方法研究

随着国产元器件在航天、军事领域的加快应用,如何高效高质量地验证国产元器件可靠性的重要性尤显突出。结构分析是一种可用于评估制造商和确定元器件内部是否存在潜在失效机制的可靠性分析方法,作为验证器件可靠性的重要技术,近年来其逐渐在航天、军事工程中得以应用。结构分析作为新项目开展时,项目实施的效率和质量成为关注点。高效高质量地开展结构分析是项目成功开展的关键点。为了提升元器件结构分析项目实施效率和质量,从优化结构分析实施流程和如何获取结构分析判据等角度开展了研究。

金属陶瓷密封型光电耦合器结构分析研究

金属陶瓷密封型光电耦合器是航天产品广泛使用的元器件。针对其质量评价,现有的标准主要集中于电路和器件工艺。但是,只依据国军标通过鉴定和质量一致性等可靠性试验无法全面有效地保证其应用可靠性。结构分析通过分析元器件的结构、材料、设计工艺等,对其是否满足评价要求及相关应用要求能力做出早期判断,是元器件高可靠应用质量保证的重要手段之一。对航天用金属陶瓷密封型光电耦合器的结构分析方法进行了研究,并给出了其结构单元分解、结构要素识别和结构判别评价方法,为类似结构、工艺器件的结构分析提供了一定的参考。

C8051F系列混合信号MCU测试方法与实现

阐述C8051F系列MCU测试程序的设计方法,包括测试程序和软硬件方案、通信协议制定规则、配置程序编写方法,基于EVA-100实现C8051F330测试程序,在此基础上进行扩展,探讨整个系列MCU测试程序的扩展方案。

一种新型DC/DC电源模块的Kelvin测试工装设计

阐述对于大功率、大输出电流类型电源模块的测试工装设计,探讨电源模块的测试原理、传统电源模块与大功率、大输出电流的电源模块差异,以及测试中的问题。此工装设计在实践中得到成功应用。利用该设计实现大功率、大输出电流的电源模块高效测试。

高速旋转机械径向振动检测系统关键技术研究

大型高速旋转机械是电力、能源、化工、航空和船舶等行业的关键设备,其稳定运行是安全、高效生产的决定性因素。为了监控或检测这类机械的运行参数,确定其整体或局部的性能是否正常,设计了用于高速旋转机械径向振动检测的反射式光强调制型非接触式光纤传感系统,对检测系统的工作原理做了详细介绍。对半导体激光器恒稳控制系统和激光光纤耦合系统进行了研究,并给出了相应的系统设计。设计了新型的光纤测头,提出了相应的补偿方案,并对其输出特性进行了详细的分析。研究结果表明,该测试系统能有效地消除因光源光强波动、光纤弯曲损耗、表面反射率等因素对输出特性的影响,可以在电磁干扰严重和高温等恶劣环境下实现对高速旋转机械径向振动的检测。

用于远距离高温目标辐射探测的光谱系统设计

针对远距离高温目标多光谱辐射测温的需求,设计了一款多通道光谱探测系统。系统前端采用同轴两反卡塞格林式结构收集目标光谱辐射,后端包括用于目标定位的长波红外成像瞄准系统和分别工作在380~1050nm、980~2550nm双波段光谱系统。光谱系统采用Czerny Turner结构,在380~1050nm波段分辨率优于5nm,980~2550nm波段分辨率优于15nm,光谱通道数量大于220个。400m目标外场实验和700~2300℃高温黑体温度实验表明,多通道光谱探测系统能够进行远距离目标的瞄准和光谱探测。本文设计的多通道光谱探测系统有望用于地面、航空及航天等远距离的温度探测。

基于双调制的反伪装目标探测系统研究

为了实现对被伪装网覆盖的被测目标进行有效探测,提高目标识别系统的反伪装能力,设计了基于电光和磁光双调制的目标识别系统。系统由起偏器、电光调制电路、磁光调制电路、检偏器、光电探测器等组成。推导了基于电光调制与磁光调制组合形成的调制函数,并在矢量分析的基础上,计算了电光调制参数δ与磁光调制参数θ对回波光强函数的影响。实验以边长1m的正方形钢板为测试目标,与两种常用伪装网配合在不同背景环境中进行反伪装目标探测。对不同偏振角条件下的回波光强响应电压进行了测试与分析。结果显示,目标与伪装网均存在明显的响应峰值,但由于目标位置及角度不同峰峰值位置有所不同,而背景不存在较强的响应值。故在整个磁光调制周期内,可以获得响应电压极值信号,从而识别伪装目标。对不同波长条件下的回波光强响应电压进行测试可知,光源波长的改变对回波峰峰值与背景噪声具有一定的影响,从而可以通过适当的调节光源波长实现提高目标图像信噪比的目的。总之,该系统在目标有伪装网覆盖的条件下仍能较好地区分目标及背景,具有很好地反伪能力。

某型导弹专用测试设备检定系统设计

论文针对某型号专用测试设备研究专用检定系统。系统设计采用了GPIB总线控制技术、通用适配器技术,软件的设计利用虚拟仪器技术,增加了交互性和灵活性。

动态高温温场测量装置研究

在航天用试验件进行风洞加热热试验时,试验件表面特定区域的温度可达1 700℃甚至更高,对这种动态变化的区域温度场测量难度较高,一般只能使用成本昂贵的测温型红外热像仪实现,且对恶劣环境适应性不高。采用比色温度测量模型,选用近红外波段900 nm附近两个波长作为测量波长,采用高动态响应CCD成像器件作为信号采集设备,保证了两个测量通道采集图像在空间上的对应,实现了测量区域内温度分布的测量,测量帧频最高可达40 Hz,测量准确度小于6%。

目标辐射特性现场校准用大面积黑体辐射源技术研究

红外成像技术在空间探测、对地观测、安防监控等领域的应用越来越广,为了确保红外目标识别的准确性,必须掌握目标的辐射特性。目标辐射特性需要在外场实际条件下测量得到,需要利用大面积黑体辐射源对目标特性测量设备进行现场辐射参数校准。设计了一种大面积黑体辐射源,辐射体采用铝材质并发黑处理,大面积黑体辐射源温度控制采用PID控制算法。在外场实际环境温度为26.8℃,湿度为60%时对目标特性测量设备辐射参数进行了校准。试验数据表明:辐射温度测量不确定度为0.4℃(k=2),取得了较好的应用效果。

基于FPGA的V/F转换电路温度补偿技术研究

针对温度对V/F转换电路工作性能的影响,分析了主要电子元器件的温度影响因子,阐述了转换电路的温度补偿原理。在电路中采用基于FPGA的数字式温度补偿方案进行温度补偿的标定、设计与试验,结果表明采用数字式温度补偿方式改善了温度因素对V/F转换电路的影响,使得电路满足温度稳定性要求。

适应计算机管理的物资供应流程设计研究

航天企业的物资供应流程是在半个世纪的物资管理经验基础上，结合航天企业的实际情况和统一采购思想，经过近10年的不断完善而形成的。但是航天企业现行的物资管理流程在工作中也暴露出管理粗放、流程复杂、接口不顺、异常情况下流程不完善等问题，再加上物流信息管理手段跟不上，相关部门问协调性差，导致一些无效工序，甚至产生相互间扯皮现象，造成物流经营成本偏高，响应速度与社会物流相比较慢。

基于激光旋转加热的非导电材料高温光谱发射率测试方法与装置

光谱发射率是表征材料热物理性能的重要参数。对于非导电材料的高温光谱发射率测试,一般采用高温加热炉加热或辐射加热的方式来进行发射率测试,存在的问题是采用高温石墨炉加热时,样品可能会与高温石墨发生化学反应,从而破坏材料原有物性;采用辐射加热,一般是单向静止加热,会存在样品温场梯度非均匀分布的问题。基于激光旋转加热和样品/黑体整体一体化设计,提出了一种“样品动中测”的非导电材料高温光谱发射率测试新方法,建立了相应的测量模型,突破了传统的“样品静中测”的局限,样品与参考黑体共形一体化设计,采用微区域光谱辐射成像方法,同时测量参考黑体和样品的光谱辐射能量与温度。建立了激光旋转加热状态下的热传导方程,对典型样品材料的温度分布进行了仿真计算,结果表明旋转样品温场分布较为均匀,分析了温场分布与红外光谱发射率测量误差间的关系,给出了适用于本测试方法的材料的热导率下限值。基于该方法,搭建了相应的测量装置,对典型材料碳化硅在1000 K时的光谱发射率进行了测试,在4μm处对各个典型高温温度点的光谱发射率进行了测试,得到了碳化硅材料在红外波段的光谱发射率波长变化和温度变化规律特性。与国外的测量结果进行了比对,结果较为一致,验证了激光旋转加热光谱发射率测试方法的可行性。采用此方法,不破坏样品本身的理化特性,样品加热升温速度快,测量温度范围上限高,有效减小了激光静止单向加热带来的温度不均匀性,可同时测量出样品和参考黑体的光谱辐射亮度及温度,无需另外再设计标准高温黑体,解决了现有非导电材料高温光谱发射率测试中非均匀加热和辐射能量同步比对测量的问题,可应用于多种非导电材料高温光谱发射率的测试。

真空条件下低温红外辐射测量技术研究

针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K^423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。

飞行器脉动压力测量及校准技术研究现状

脉动压力来源于飞行器表面凸起物产生的气流分离,具有明显随机特性。其测量与量值校准准确与否直接决定飞行器研制和试验成败,是飞行器研制过程中一项重要内容。本文简要阐述了飞行器脉动压力测量、测量脉动压力用传感器的特点及其校准等内容。

紫外-真空紫外成像光谱仪校准技术研究

紫外-真空紫外成像光谱仪在我国空间探测中的应用越来越广,在其研制过程中需对其进行校准,但目前国内尚无针对紫外-真空紫外成像光谱仪的计量标准,无法保证测量结果的准确可靠。该文设计了一种紫外-真空紫外成像光谱仪校准装置,实现对紫外-真空紫外成像光谱仪的光谱范围、波长、光谱响应度、空间角分辨率、均匀性等参数的校准。经测试验证,波长测量不确定度为0.080 nm(k=2),光谱响应度测量不确定度为6.8%(k=2),空间角分辨率测量不确定度为0.022 mrad(k=2),均匀性测量不确定度为4.2%(k=2)。