1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
针对某红外搜索系统快速反射镜设计需求,研究基于十字簧片传动结构与音圈致动器的快速反射镜机电联合仿真技术。建立快速反射镜的机电参数化模型,采用有限元分析法构建柔性结构传动刚度模型,同时建立音圈制动器的电磁驱动模型,并进行关键参数的迭代设计确定最优参数;以Matlab/Simulink 为联合仿真平台,建立反射镜动力学仿真接口与电磁驱动仿真接口,结合经典控制模型实现对反射镜机构的联合仿真,并获得系统动态响应的仿真结果。最后通过实验测试验证50 Hz 成像周期下回扫补偿残差与相位滞后,其中实测回扫补偿残差0.0365 mrad,相位滞后2.6 ms,虽然高于仿真分析结果但能够满足工程应用的需求;并对系统的开环频响曲线进行对比,中低频幅值响应误差不超过10%。仿真和实验结果表明,该联合仿真技术对于快速反射镜的设计与优化具有重要的理论指导意义。
快速反射镜 音圈电机 联合仿真 结构分析 fast steering mirror, voice coil motor, co-simulat
1 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院, 辽宁 阜新 123000
2 辽宁工程技术大学安全科学与工程研究院, 辽宁 阜新 123000
为探究断层构造作用对煤化学结构特征和微晶结构特征的影响, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)分析, 对红庆梁矿和段王矿的原生煤及断层构造煤进行分析。 结果表明, 受断层构造作用影响, 红庆梁、 段王断层构造煤中苯环二取代、 苯环四取代的含量明显大于原生煤, 苯环三取代和苯环五取代的含量低于原生煤, 断层构造煤中C-O-C伸缩振动、 -CH2反对称弯曲振动、 -CH3、 -CH2和芳环-OH含量均多于原生煤, 断层构造煤中醚C-O振动、 芳烃CC、 -CH和OH-π含量低于原生煤。 红庆梁、 段王断层构造煤的芳碳率fa是原生煤的1.01和1.03倍, 芳环缩合度DOC是原生煤的1.01倍和3.7倍, CH2/CH3值是原生煤样的0.933倍和0.94倍, 芳香度I分别是原生煤样的1.01倍和1.34倍。 说明断层构造作用促使官能团和脂肪链脱落, 增加煤的缩聚程度, 降低煤中脂肪侧链的长度, 增大芳香结构含量。 XRD测试结果表明, 原生煤和断层构造煤具有相近的矿物组分, 断层构造作用未对煤中矿物组分的类型产生明显的改变。 在2θ=26°附近存在特征(002)带, 表明存在少量的层状石墨结构, 然而在2θ=45°附近并没有清楚地显示(100)带, 说明煤中石墨结构的基面生长水平较低。 红庆梁、 段王断层构造煤的晶间间距d002值与原生煤相比变化很小, 微晶堆积高度Lc值分别是原生煤的0.904 5倍和0.902 7倍, 芳香度fa-XRD值分别是原生煤的1.143 9倍和1.066 9倍, 晶体堆叠平均层数Nave值分别是原生煤的0.909 45倍和0.923 56倍。 断层构造作用减小煤的芳香层片堆砌度, 增大煤的芳香度, 减少了煤微晶结构单元的堆叠层数, 说明断层构造促进煤中非芳香化合物向芳香化合物的转化。 断层构造煤的芳香度、 成熟度更高, 断层构造煤的燃烧反应性弱于原生煤。
煤结构分析 官能团 断层构造 Coal structural analysis Functional group FTIR FTIR XRD XRD Fault tectonic
1 河南大学土木建筑学院,开封 475004
2 绿色建筑材料国家重点实验室,北京 100024
火山灰质材料的高效、合理利用是实现混凝土环境友好与高性能的重要途径,而科学、准确评价火山灰质材料的活性发挥程度则是提高其综合应用效果的关键之一。通过对国内外文献的研读分析,概述了化学试验法、物理试验法、微观结构分析法与动力学模型法等火山灰质材料的主要活性评价方法,并对各种评价方法的理论依据及适用特点进行了讨论分析,最后探讨了当前火山灰质材料活性评价方法存在的不足之处,旨在为火山灰质材料的高效利用与深入研究提供借鉴与参考。
火山灰 活性评价 化学试验法 物理试验法 微观结构分析法 动力学模型法 pozzolan activity evaluation chemical test method physical test method microstructural analysis method kinetic model method
北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083
为明确不同煤种大分子结构特征的异同, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)分析技术, 对五种烟煤(HY, HJ, BL, DJ和HK)进行系统表征, 为后续煤及类煤材料结构和性能的研究提供可靠指导。 在FTIR光谱特征曲线上, 波数3 200~3 600 cm-1范围有明显的吸收区, 其中样品HJ相较于其他4种样品更明显, 主要是由于—OH官能团和N—H结构振动引起, 但该波段容易受到自由水或结晶水的影响, 从而造成判断误差。 在2 923 cm-1处可以观察到CH2反对称伸缩振动峰值都明显高于其对称伸缩振动, 产生这一现象的原因是烟煤中存在大量脂肪族CH2碳链结构, 后续将其液化加工再应用的潜力较大。 而在1 000~1 800 cm-1的含氧官能团波数范围内, 主要包含了羟基(醇羟基和酚羟基)、 羧基、 羰基等。 为了更清晰的表征煤结构, 定量分析了煤的表观芳香度fa(FTIR), (R/C)u, Hal/H, Aar/Aal和H/C原子比之间的关系, 可以看出随着煤质水平的提高, 煤中芳香族氢含量增加, 脂肪族氢含量降低。 另外比较了各个结构参数发现fa(FTIR), (R/C)u和H/C原子比之间存在线性关系, 能够更加准确的表征煤阶。 Raman光谱特征曲线通过Origin 2018进行分峰拟合, 采用去卷积方法将频谱划分为十个峰, 分别为G, GR, VL, VR, D, S, GL, SL, SR和R。 对比不同波段峰面积比例及主峰半高宽和H/C原子比的关系, 发现随着H/C原子比的增加, AD/AG值总体呈下降趋势。 从而说明煤样基本结构中单元核的芳香环数量随着煤化作用及其石墨化程度的增加而增加, 该结果与FTIR光谱分析一致。 通过上述研究结果的对比可证明FTIR和Raman光谱技术是煤中大分子结构特征研究的可靠方法。 最后基于两种分析技术提供的结构参数, 建立了简单的煤分子模型, 为煤化学研究中基础分子构建提供参考。
煤粉 结构分析 分子模型 Coal Structure analysis FTIR Raman Molecular modeling FTIR Raman 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2050
东北农业大学食品学院, 黑龙江 哈尔滨 150030
以黑米花色苷为原料, 乙醛介导化学合成儿茶素-黑米花色苷复合物, 通过红外光谱法和热力学参数测定探究儿茶素-黑米花色苷复合物缩合反应机制。 试验结果表明, 儿茶素-黑米花色苷复合物在红外光谱特征区3650~3 200 cm-1 —OH伸缩振动区3 207.90和3 217.90 cm-1处具有宽且强的吸收峰; 在1 680~1 540 cm-1 C=C伸缩振动区1 604.92和1 605.65 cm-1处出现了苯环骨架振动吸收峰; 在1 300~1 000 cm-1 C—O伸缩振动区1 278.01, 1 138.34和1 018.19 cm-1处出现红外吸收峰。 由此可见, 儿茶素-黑米花色苷复合物与黑米花色苷结构框架基本相同主要以—OH, C=C和C—O取代基组成的芳环结构为主。 儿茶素-黑米花色苷复合物与黑米花色苷相比, 在C=C 伸缩振动区不仅在1 604.92和1 493.59 cm-1处出现了吸收峰, 而且还在1 454.78, 1 233.98和817.56 cm-1处出现了三个新的吸收峰。 通过吸收峰归属分析发现, 1 454.78 cm-1吸收峰属于—CH3反对称变形或—CH2变形振动波段, 该吸收峰出现证明了儿茶素-黑米花色苷复合物结构中“乙基桥”的存在, 证实了儿茶素和黑米花色苷之间确实发生了缩合反应。 817.56和1 233.98 cm-1两处吸收峰的出现意味着儿茶素和黑米花色苷缩合反应发生后产物结构中的部分基团的平面价键发生弯曲, 迫使其结构框架中C—O键极性增强。 此外, 热力学参数测定结果证实儿茶素和黑米花色苷之间的缩合反应为吸热、 非自发反应, 反应产物儿茶素-黑米花色复合物结构稳定。
儿茶素 黑米花色苷 红外光谱 热力学参数 结构分析 Catechin Black rice anthocyanin Infrared spectrum Thermodynamic parameter Structure analysis 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3416
1 南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 211100
2 南京航空航天大学航天学院, 江苏 南京 210016
3 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016
为使成像光谱仪能在复杂振动环境和宽温(5~35 ℃)下使用,基于Offner同心结构凸面光栅的光学系统,研制出短波红外成像光谱仪系统。为了验证结构设计的合理性,利用Patran & Nastran对仪器光机结构进行模态分析、静载分析及热致响应分析,并采用广义逆矩阵方法对静载响应分析结果进行处理,得到仪器光学元件的面形变化和刚体位移数据。在0~40 ℃温度范围和4 g加速度载荷下,仪器光学面形变化的方均根(RMS)值小于34 nm,各镜之间相对位置变化小于0.05 mm,各镜偏心小于0.05 mm,满足仪器面形和刚体位移公差要求。振动实验表明,成像光谱仪的一阶模态为559 Hz,远高于一般环境激励,其刚度满足使用要求。温度实验表明,宽温范围内波长极值漂移为0.306 pixel,光谱带宽极值变化为0.493Δ(Δ为吸收峰的半峰全宽)。工程分析和实验验证了该结构的环境适应性,这对仪器工程化具有重要的实用价值。
光谱学 Offner型光学系统 成像光谱仪 结构分析 广义逆矩阵 光学面形 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 053001
1 东北农业大学食品学院, 黑龙江 哈尔滨 150030
2 黑龙江省农业科学院大豆研究所, 黑龙江 哈尔滨 150086
黑米花色苷易受外部环境影响发生降解致使局部分子结构破坏而使营养价值和保健功能有所下降。 利用有机酸提供酰基对黑米花色苷进行修饰来提高花色苷结构的稳定性。 利用红外光谱分析经咖啡酸酰化修饰黑米花色苷的结构变化。 结果表明: 黑米花色苷酰化修饰前后于官能团区3 650~3 200和1 680~1 620 cm-1处均有吸收峰, 且其于指纹区1 282.68和1 277.51 cm-1处出现酚羟基吸收峰, 于1 056.07和1 054.03 cm-1处出现醇羟基吸收峰, 719.90和719.71 cm-1处出现苯环上C—H面外弯曲振动吸收峰。 由此可见, 黑米花色苷酰化修饰后主要结构框架仍为花色苷的芳环结构。 此外, 黑米花色苷酰化修饰前后于1 900~1 650 cm-1间1 714.28和1 728.13 cm-1处均出现共轭羰基的特征吸收峰, 对应于可直接连接在苯环上的α-羰基结构, 由此说明黑米花色苷结构中存在着酰基基团。 黑米花色苷经酰化修饰后红外图谱于1 517.20 cm-1处出现新吸收峰, 其正好处于1 800~900 cm-1双键(不含氢)伸缩振动区, 指纹区876.65 cm-1处亦出现了苯环上的C—H面外弯曲振动吸收峰。 与之相呼应在经二阶导数处理后红外光谱图中在2 500~2 000 cm-1间出现了新的波动, 此波段为累积双键伸缩振动区, 而官能团区3 650~3 200 cm-1间3 370.20 cm-1处的吸收峰正好处于多分子缔合区。 由此可见, 在咖啡酸作为酰基供体, 酰化修饰黑米花色苷时由于分子间的重新缔合于结构中引入了新的酰基基团而呈现出一种双酰化的空间结构。 黑米花色苷酰化结构中有机酸与糖链相连, 将有机酸置于2-苯基苯并吡喃骨架的表面, 这种堆积作用模式可以较好地抵抗水的亲核攻击和其他降解反应进而提高黑米花色苷结构的稳定性。
黑米花色苷 酰基修饰 红外光谱测定 结构分析 Black rice anthocyanin Acyl modification Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) Structure analysis 光谱学与光谱分析
2018, 38(8): 2386
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
研制了一个用于1.2 m望远镜的次镜支撑结构, 以满足其对刚度和伺服系统带宽的要求。首先, 对影响主镜遮拦和支撑系统刚度的四翼梁进行研究。使用动力学建模方法, 初选四翼梁结构的参数。然后在ANSYS中建立有限元模型, 进行静力学和模态分析。最后, 使用试验模态分析法测试设计的支撑结构。有限元分析显示, 设计的结构受重力影响会引入0.004 2λ的切向彗差, 第一阶模态频率约为57.2 Hz。试验模态分析显示, 系统第一阶谐振频率为54.1 Hz, 与理论分析和有限元分析结果一致。实验结果与仿真结果对比后显示: 归一化的振型向量中叶片结构振幅较小时, 实验模态较难提取, 且实验结果略小于有限元分析结果, 最大相对误差约为7%。设计的次镜支撑结构遮拦小、刚度好, 满足使用要求。
望远镜 支撑结构 次镜 锤击法 有限元分析 结构分析和测试 telescope supporting structure secondary mirror impact testing FEM structural analysis and testing 光学 精密工程
2017, 25(10): 2614
工业和信息化部电子第五研究所,广东广州 510610
倒装芯片组装集成电路的结构与常规封装不同,导致现行开封技术不完全适用于倒装芯片组装集成电路。对不同封装形式的倒装芯片组装集成电路结构分析,找出目前制约开封技术的关键因素。以陶瓷及塑封封装倒装芯片组装集成电路为例,运用热风枪、高温预处理、机械应力及化学腐蚀等方法,提出了一套适用性强、效率高的综合性倒装芯片组装集成电路开封工艺技术,并通过实例进行验证和总结。通过运用该技术可以有效解决倒装芯片组装集成电路的开封问题,为后续标准的修订及破坏性物理分析提供依据和帮助。
倒装芯片 结构分析 封装形式 环氧树脂 开封方法 flip chip structural analysis encapsulation form epoxy resin unsealing method 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(2): 328