1 中国工程物理研究院 总体工程研究所,四川绵阳62999
2 中国工程物理研究院,四川绵阳61999
为了实现动态加速度与时变振动环境的综合模拟,研制了一套适应动态加速度场的轻量宽频激振装置。首先提出了压电-液压串联复合激振方法和装置构型,解决了传统激振方法“宽频不轻量、轻量不宽频”的难题。设计了六单元并联压电激振模块,建立了精密装调工艺,并联激振效率达到74.2%。为满足动态加速度环境下的宽频激振需求,提出液压内嵌式定中方案,研制了具有“缸中缸”构型的液压激振模块。基于分频器,提出了串联复合激振系统的分频控制方法,实现了压电、液压激振模块的协调工作、均衡出力。以力平衡控制结合零位移反馈补偿控制,提出了液压激振模块定中控制方法,实现了动态加速度环境下的精确定中。提出了变增益、长时波形再现两种时变振动控制方法,研制了一体化的控制系统。测试结果表明,串联复合激振装置在离心加速度不低于60 g、加速度变化率不低于15 g/s工况下,分别实现了50 kg负载下的6 grms振动加速度、10~2 000 Hz频率范围的宽频激振。该装置已应用于多项惯性器件、组件和系统的环境试验考核,载荷控制效果良好。相比飞行试验,本文成果为飞行器制导、控制系统功能性能考核提供了高效经济的实验室手段,特别在大样本数据获取方面具有优势。
压电激振 液压激振 柔性机构 微位移放大 离心机 hydraulic excitation piezoelectric excitation compliant mechanism micro-displacement amplification centrifuge 光学 精密工程
2023, 31(22): 3318
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220888
1 上海理工大学健康科学与工程学院生物医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学机械工程学院,上海 200093
3 上海理工大学上海市介入医疗器械工程研究中心,上海 200093
4 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海 200093
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
在渐进多焦点镜片(PAL)的直接设计法中,光焦度轮廓分布对镜片的光学性能至关重要。在子午线上同一曲率变化的基础上,引入不同圆锥曲线方程来描述镜片光焦度轮廓分布。利用椭圆、双曲线、抛物线和圆的定义设定镜片内表面子午线上每个点曲线的离心率以及开口大小。根据圆锥曲线分布情况加入偏移量,实现远近视区视配点可视区宽度调整。设计、仿真和加工了4块镜片。结果表明,基于双曲线方程计算得到的渐进多焦点镜片的周边最大像散大于1倍加光度(ADD),而基于椭圆方程、圆方程和抛物线方程计算得到的渐进多焦点镜片周边最大像散小于1倍ADD,光学性能更好。当定焦区较大时,基于椭圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值;当定焦区较小时,基于圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值。所提方法可为渐进多焦点镜片的优化设计提供新的方案。
光学设计 直接设计法 渐进多焦点镜片 光焦度分布 离心率 像散
塔里木大学化学化工学院, 兵团南疆化工资源利用工程实验室, 新疆 阿拉尔 843300
随着人们环保意识的增强, 环保型聚氯乙烯(PVC)塑料添加剂正在不断推进, 利用天然矿物蛭石代替非环保PVC塑料添加剂成为行业新趋势。采用液相高速剪切/分级离心法制备了纳米蛭石片悬浮液, 通过溶剂置换法制备了纳米蛭石片/PVC复合塑料, 研究了纳米蛭石片含量对其紫外、导热性能, 阻燃性能、热稳定性和拉伸性能的影响。结果表明: 纳米蛭石片尺寸在150 nm~1.1 μm, 保持了蛭石原有结构特征。纳米蛭石片添加量为15% (质量分数)时, 纳米蛭石片/PVC复合塑料的拉伸强度提高了50.8%, 极限氧指数提高了7.3%, 导热系数降低了17.8%, 老化热稳定时间提高了140 min, 脱氢热解时间提高了24 min, 具有优异的热稳定性能和抗紫外性能。在PVC制品中加入蛭石将会提高复合塑料的各项性能, 对于高性能PVC制品制备具有重要的实际意义。
液相剥离 分级离心 纳米蛭石片 溶剂置换 有机无机复合 聚氯乙烯塑料 liquid phase exfoliation grading centrifugal vermiculite nanosheet solvent substitution organic-inorganic composite polyvinylchloride plastics
1 江苏大学 汽车工程研究院,江苏 镇江 212013
2 筑波大学 系统信息工程学院,日本 筑波 3058573
针对压电悬臂梁在低频区域内响应较差的问题,该文基于自调节随机共振提出了一种在旋转轮胎中优化悬臂梁末端磁铁离心距的方法。首先分析推导出了末端磁铁的动力学方程,然后以Kramers逃逸速率为基础,建立了自调节随机共振频率与旋转频率的优化函数,得到最优离心距匹配机理,最后运用最优离心距匹配机理得到最优离心距,并比较了不同离心距下压电悬臂梁的位移、速度和电压响应。结果表明,当离心距达到优化值时,在某一频率范围内,随机共振频率随着旋转频率可持续产生共振现象,其有效响应频带扩展至30~50 rad/s,拓宽频带比约40%,有效提升了能量俘获性能。
能量俘获 旋转 自调节 随机共振 离心距 energy harvesting rotation self-tuning stochastic resonance centrifugal distance
1 中国科学院 电工研究所,北京0090
2 中国科学院大学,北京100049
曝光工艺中经离心涂敷后抗蚀剂胶层的均匀性对曝光线宽有很大的影响。为了得到高速旋转下抗蚀剂胶体在凹面衬底上所形成膜层厚度的均匀性,在凹面衬底上建立了非牛顿流体微元经离心旋转的流体动力学模型。根据对应的边界条件、非牛顿流体的本构方程和连续性方程,推导并得到了流体性质、曲面面形、旋转速度和时间等因素与最终厚度的关系式。使用流变仪对950 K PMMA C 2%抗蚀剂的流体性质进行标定,在凹面衬底上以旋转速度为单一变量进行离心涂胶实验,使用光谱椭圆偏振仪测量离心后随矢量半径变化的胶体厚度,并与理论推导进行对比。实验结果表明:旋转速度在2 000 r/min时,理论厚度为267 nm,实验所测厚度为230 nm,偏差比率为13.86%;旋转速度在3 000 r/min时,理论厚度为178 nm,实验所测厚度为172 nm,偏差比率为3.37%。考虑到涂胶后,前烘工艺会进一步减小胶层厚度,偏差在正常范围内。本文建立的数学模型具有较好的预见性,可以对胶体经旋转离心后的均匀性提供理论指导。
电子束曝光 离心涂胶 非牛顿流体 胶层厚度 曲面 electron beam lithography spin-coating non-Newtonian fluid layer thickness curved surfaces
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏苏州 215163
2 中国科技大学, 安徽合肥 230026
高通量单分散纳升 /皮升液滴的制备在数字 PCR、质谱分析、细胞筛选等生物医学领域至关重要, 而现有的技术制备速率只能达到 1 000/s。本文提出了一种离心力与微喷嘴阵列相结合的微流控芯片, 实现了超高通量液滴的制备。首先, 对离心液滴微流控芯片进行设计, 通过有限元仿真详细分析了微喷嘴尺寸、离心加速度和流量等参数对液滴尺寸的影响, 获得了纳升级液滴芯片的设计参数, 使用微纳加工方法制作离心式液滴生成芯片, 并进行了液滴的高通量生成实验。实验与仿真结果表明: 液滴尺寸与离心加速度成反向关系, 与微喷嘴尺寸成正向关系, 并在很大的流量范围内液滴尺寸基本不变, 表现出优异的鲁棒性。本液滴生成芯片在离心加速度 250g~500g下, 可制备液滴直径为 105~145 μm, 制备速率达 27 000个/s, 且直径一致性良好( CV<3%), 证明本液滴生成芯片具有超高通量的特点。
微流控芯片 液滴 离心 微喷嘴 高通量 microfluidics droplet centrifugal micro-nozzle high throughput 光学 精密工程
2020, 28(12): 2636
河南科技大学 机电工程学院, 河南 洛阳 471003
透射光栅副的Yaw向夹角误差是影响光栅信号质量的重要因素, 但现有的数学模型不能精确反映Yaw向夹角误差对光栅信号质量的影响规律。建立了同时考虑光电池性能参数、光电池安装位置、指示光栅与标尺光栅夹角误差等因素的光栅信号利萨如图形的数学模型, 研究了光栅副Yaw向夹角误差对利萨如图形形状的影响机理, 发现利萨如图形的离心率和倾斜程度与光栅副Yaw向夹角误差之间存在规律性的数学关系, 通过实测实验验证了该关系。数值仿真与实验测量得到的利萨如图形的离心率和倾角的相对误差分别小于1%和3%, 验证了数学模型的正确性和有效性。建立的数学模型和数值关系为光栅生产中的信号质量调整和运动部件(读数头)Yaw向运动误差实时监测和误差修正提供了理论基础。
透射光栅 夹角误差 利萨如图形 误差修正 离心率 transmission grating angle error Lissajous figure error correction eccentricity 光学 精密工程
2019, 27(10): 2154
中国工程物理研究院 总体工程研究所,四川 绵阳 621999
精密离心机动态半径是影响其输出加速度精确度的主要因素。为获得精密离心机的动态半径变化规律及影响因素,基于外基准法采用高精度电容测微仪测试不同转速下的动态半径。基于转速不变时动态半径是直流分量的假定,对测试的数据进行分析,获得该离心机的动态半径随加速度变化规律为 0.011 482 μm.m-1.s-2和精密离心机转盘形状误差。分析数据可为精密离心机工作半径的修正及补偿提供依据。
精密离心机 动态半径 形状误差 precision centrifuge dynamicradius shape error 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(5): 892