南昌航空大学 航空制造工程学院, 江西 南昌330063
压电振子的工作频带宽度是影响压电振动能量收集器发电效率的关键指标。该文旨在分析一种锯齿型阵列式压电振动能量收集器结构模态频率, 为压电振子的动力学设计提供参考。首先, 基于弹性梁振动理论, 推导了锯齿型压电梁的动力学方程, 并分析了影响压电梁模态频率的因素。然后, 通过COMSOL建立锯齿形压电梁的有限元模型, 分析了其频响特性、功率与负载阻抗匹配特性及加速度依赖性。最后, 通过实验研究测试了锯齿型压电梁的电压幅频特性曲线, 验证了理论分析与仿真模拟结果的合理性。结果表明, 锯齿型阵列式压电振动能量收集器能够有效地拓宽工作频带, 进而提高发电效率。
压电 能量收集 锯齿型 阵列式 宽频带 piezoelectric energy harvesting sawtooth array broadband
南昌航空大学 航空制造工程学院, 江西 南昌 330063
针对压电悬臂梁的振动问题, 该文提出了一种模糊滑模主动控制策略, 以在抑制悬臂梁振动的基础上减小抖振。根据均质梁单元和压电梁单元运动方程引入状态向量,建立了压电悬臂梁的状态空间方程。通过平衡截断法对压电悬臂梁模型进行降阶,以提高计算效率, 并以降阶模型为对象设计了模糊滑模控制器。运用模糊规则调节切换增益,饱和函数替换符号函数, 有效地减小了滑模控制的抖振现象, 利用Lyapunov函数证明其稳定性。结果表明, 基于饱和函数的模糊滑模控制不仅能控制压电悬臂梁的振动, 还能降低抖振现象。
压电悬臂梁 振动 滑模控制 模糊规则 抖振 piezoelectric cantilever beam vibration sliding mode control fuzzy rule buffeting
南昌航空大学 航空制造工程学院,江西 南昌 330063
以多方向压电振动能量收集器为对象，建立系统的简化机电耦合动力学模型。利用COMSOL软件构建能量收集装置的有限元模型，分析了系统的振动模态，讨论了系统不同结构参数对其电压频域响应及负载功率阻抗匹配的影响。引入非线性磁力，探究了不同磁间距对电学响应的作用。结果表明，能量收集器在y方向1g(g=9.8 m/s2)加速度载荷激励下,负载电压和负载功率峰值分别达到37 V、6.9 mW，减少压电陶瓷、弹簧基底厚度及增加附加质量块的质量有利于能量收集，并且能量收集装置在磁力作用下具有自主调谐功能，增强了环境适应性。
压电 能量收集器 机电耦合模型 电学响应 阻抗匹配 piezoelectric vibration energy harvester electromechanical coupling model electrical response impedance matching
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033
为了使天问一号有效载荷高分辨率相机在轨工作期间获取到高质量图像，对高分辨率相机成像参数的设置进行说明。结合实验室定标测试结果，给出了相机在轨工作默认参数以及不同地面反射率和不同太阳高度角下的成像参数。首先，根据大气辐射传输模型计算出各谱段在相机入瞳处的辐亮度。接着，利用光电转换模型计算出CCD探测器信号输出电荷值。然后，在满足图像信噪比大于100的系统要求下，计算出相机成像参数。最后，在实验室条件下进行相机光谱定标和辐射定标测试及定标误差分析。实验结果表明：高分辨率相机的视频响应曲线呈线性关系，图像灰度值和成像参数呈线性关系，线性拟合相关系数均在0.999以上，线阵CCD各谱段响应非均匀性均不超过1%，典型照明条件下信噪比不低于100倍，相对辐射定标不确定度优于3%，绝对辐射定标不确定度优于7%。理论计算与实验室定标测试结果基本符合，成像参数设计合理，定标测试结果满足系统要求。
天问一号 高分辨率相机 成像参数 定标测试 Tianwen-1 high-resolution camera imaging parameter calibration
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 100039
分析了极紫外成像仪图像拖尾的原因, 提出了消除该现象的方法。分析了坐标计算公式中各个分量变化对图像的影响, 结果显示: 信号叠加和微通道板(MCP)反馈是系统对坐标分量影响最大的两种因素。通过对图像数据的分析, 排除了信号叠加的两种情况即峰堆积和尾堆积产生拖尾的可能性。对拖尾最严重处电荷变化量的计算表明, MCP反馈是产生拖尾的主要原因, 而MCP所加高压的幅度是产生反馈的重要因素之一。最后, 用在2 950 V和2 800 V高压下采集的图像验证了拖尾是由MCP反馈引发的, 并通过实验给出了解决方案: 通过烘烤减少MCP通道内的气体残留并定期对MCP进行电子束清刷来降低反馈发生的几率, 减小拖尾的影响。
极紫外成像仪 图像拖尾 信号叠加 微通道板反馈 EUV imager image tailing superposed signal Micro Channel Plate(MCP) feedback
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 100039
为了提高极紫外(EUV)光子计数成像仪的分辨率, 分析了EUV成像仪系统WSZ阳极(Wedge Strip Zigzag anode)不同条带间的极间串扰以及非目标能量区间内信号触发产生的伪信号对图像质量的影响。讨论了串扰产生的原因, 通过测量极间电容, 找到了串扰系数所在的范围, 并最终确定最优值; 使用该系数对不同能量范围内的光子进行处理, 确定了合适的能量区间(上下限)。在设定的能量区间重新成像并与原图像进行对比,结果显示图像质量有了明显提高。通过消除极间串扰和剔除混杂在图像数据中的伪数据, 使图像的边缘特性更强, 提高了图像分辨率。
极紫外成像仪 光子计数成像仪 极间串扰 伪信号触发 能量上下限 边缘特性 Extreme Ultraviolet(EUV) imager photon counting imager crosstalk fake signal trigger range of energy edge feature 光学 精密工程
2012, 20(12): 2674
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 研究生院，北京100039
为了对空间遥感数据进行方便可靠地实时传输、存储，研究了空间遥感仪器便携式数据采集试验系统。该系统选用XILINX公司的VirtexⅡ PRO系列FPGA作为数据处理和控制中心，完成数据存储控制、数据传输控制和数据处理。FPGA根据硬件要求控制系统工作在脱机存储和联机传输两种方式上，存储器件选用基于FLASH结构的电子硬盘，电子硬盘具有防震、轻便、简单的优势，可以满足数据的便携式传输要求，数传方式上选用光纤和LVDS接口作为系统的数据输入端，上位机通信端采用USB总线和以太网技术，增强系统的通用性。经试验验证联机方式下系统数据传输速率可达48 Mbyte/s，脱机存储速率可达35 Mbyte/s。
数据存储 数据传输 便携式 FPGA FPGA data storage data transmission portable
