1 集美大学轮机工程学院，福建 厦门 361021山东交通学院船舶与港口工程学院，山东 威海 264209
2 上海海洋大学工程学院，上海 201306
3 浙江省海岸带环境与资源研究重点实验室，西湖大学，杭州 310030
4 烟台铁中宝钢铁加工有限公司，山东 烟台 264006
5 山东交通学院船舶与港口工程学院，山东 威海 264209
固体浮力材料具有密度低和抗压强度高等性能，是载人/无人深潜器一种重要材料。固体浮力材料在高压下空心玻璃微珠会逐步发生破坏，导致吸水率增加，从而降低潜水器的正浮力，进而影响到载人/无人深潜器的安全性和使用性。浮力材料的吸水率与应力之间存在耦合关系，对浮力材料吸水率的计算造成了困难。本研究以同心球壳单胞为研究对象，通过添加子程序，采用有限元数值分析吸水过程。研究了不同厚度点、不同时间时浮力材料的体应力、吸水率、吸水扩散系数的分布、变化和相互关系；发现吸水率与体应力、扩算系数与体应力存在线性关系。将有限元分析结果与实验数据进行比较，有限元计算结果与实验数据吻合较好，验证了简化模型的有效性。文章可为全海深固体浮力材料设计和应用提供理论指导。
浮力材料 扩散系数 吸水率 体应力 有限元分析 buoyancy materials diffusion coefficient water absorption rate bulk stress finite element analysis
1 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 首都航天机械有限公司, 北京 100071
为了实现低频水表面声波振幅准确探测和时变声信号的跟踪识别, 提出了一种基于相位解调的激光干涉探测方法。该方法在参考光路中引入高频载波, 利用相位生成载波技术的反正切解调算法, 并结合高频载波初相位和调制深度的测定, 可实现水表面声波的准确识别。在实验室环境下搭建了一套水表面声波探测系统, 实验结果表明: 该方法对水表面声波微振幅的测量重复性不超过1 nm。同时该系统能够实时跟踪水下声源的变化, 对幅度受到正弦调制的水下声源信号进行了水表面声波振幅检测, 实验结果证明了该方法识别时变声信号的正确性。
干涉 振幅检测 相位生成载波 水表面声波 相位解调 interference amplitude detection phase-generated carrier water surface acoustic wave phase demodulation 红外与激光工程
2019, 48(5): 0506001
Author Affiliations
Abstract
School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
A laser interferometry technique is developed to detect water surface capillary waves caused by an impinging acoustic pressure field. The frequency and amplitude of the water surface capillary waves can be estimated from the local signal data at some special points of the phase modulated interference signal, which is called the turning points. Demodulation principles are proposed to explain this method. Experiments are conducted under conditions of different intensity and different frequency driving acoustic signals. The results show the local signal data analysis can effectively estimate the amplitude and frequency of water surface capillary waves.
120.3180 Interferometry 120.7280 Vibration analysis Chinese Optics Letters
2017, 15(7): 071201
1 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 上海航天技术研究院, 上海 200240
针对低频水表面声波(WSAW)的频率识别问题, 提出了一种基于改进相位生成载波(PGC)解调的激光相干探测方法。利用简单的激光干涉系统探测水下声源激发的低频WSAW, 再利用4路载波信号对其进行混频, 通过功率比较遴选出2路功率最大的正交干涉信号, 然后进行相位解调和频谱分析, 实现了WSAW的频率测定。仿真和实验研究表明, 改进的PGC解调法能够有效防止载波信号初始相位不可控条件下的正交信号消隐并准确实现低频WSAW的频率识别(频率探测下限可达30 Hz), 对变频WSAW及大尺度扰动波干扰条件下的低频WSAW也取得了很好的检测效果。该研究结果表明改进的PGC解调方法能够准确实现WSAW的频率识别, 并具有很强的抗干扰能力。
光通信 激光干涉 频率识别 相位载波 水表面波 水下声信号
Author Affiliations
Abstract
School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
To determine the amplitude of weak sinusoidal water surface acoustic wave (WSAW), a method based on the spectrum analysis of the phase-modulated interference signal is developed. Calculated from the amplitude spectrum of the detection signal, a characteristic ratio indicates that the phase-modulation depth of a WSAW is suggested by determining the amplitude of a WSAW according to their functional relationship. Experimental investigations for a 4 kHz WSAW evaluate the measurement’s precision with an amplitude measurement standard deviation of 0.12 nm. The measurement accuracy also is demonstrated by the experimental investigations. The theory of this method is briefly described, and the experimental setup is presented.
120.3180 Interferometry 120.7280 Vibration analysis 060.2370 Fiber optics sensors 010.7340 Water Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 091202
1 哈尔滨工业大学 精密仪器研究所, 黑龙江 哈尔滨 151400
2 东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
为评定齿轮测量中心测量不确定度,提出了一种基于拟蒙特卡罗法(quasi Monte-Carlo method,QMC)的齿轮测量不确定度评定方法。研究了齿轮测量中心的几何误差源,应用坐标变换法建立了齿轮测量中心精密测量模型,采用拟蒙特卡罗仿真法对齿轮测量中心测量不确定度进行了评定,并分析了评定的稳定性。评定实验表明,该方法可准确评定齿轮测量中心测量不确定度,评定结果最大偏差为2.35%,评定方法稳定。
齿轮测量中心 拟蒙特卡罗法 测量不确定度 gear measuring center quasi Monte-Carlo method(QMC) measurement uncertainty
1 哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系,哈尔滨 150001
2 中关村科技园区 海淀园企业博士后工作站时代集团公司分站,北京 100085
针对光切显微镜测量材料表面粗糙度时,普通滤波算法不能将图像信号与噪声信号清楚分开这一问题,提出使用旋滤波方法对图像进行预处理,并与几种传统的滤波方法进行比较,同时讨论了滤波窗口的大小和切线方向采用的滤波方法对粗糙度测量结果的影响,得出的结论是:在光切法显微镜表面粗糙度图像的去噪滤波中,切线方向采用中值滤波的7×7窗口的旋滤波可以达到更好的效果。
表面粗糙度 光切显微镜 旋滤波 噪声 预处理 滤波窗口 surface roughness light-section microscope spin filtering noise preprocess filtering window
