1 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室，辽宁 大连 116024
2 大连理工大学宁波研究院，浙江 宁波 315000
3 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，北京 100076
针对6061铝合金难以在化学机械抛光中获得高表面质量的问题，研究了抛光液中氧化剂（H2O2）、缓蚀剂（BTA）的质量分数和pH值对表面粗糙度的影响。基于响应曲面法设计实验，采用方差分析（ANOVA）检验各参数对表面粗糙度影响的显著性，分析参数的交互影响，得出抛光液的最佳组分配比。结果表明，6061铝合金的表面粗糙度随着pH值的增大先增大后减小再增大，随着H2O2和BTA质量分数的增加先减小后增大。在优选的抛光液参数组合（pH值为9.7，H2O2的质量分数为0.57%，BTA的质量分数为1.16%）下，实现最低表面粗糙度Sa 为0.31 nm，获得了近原子尺度的超光滑表面。
光学设计 6061铝合金 化学机械抛光 响应曲面法 表面粗糙度 近原子尺度
1 兰州理工大学 机电工程学院，甘肃兰州730000
2 兰州理工大学 有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃兰州730000
3 大连理工大学 机械工程学院，辽宁大连116024
4 大连理工大学 宁波研究院，浙江宁波315016
磁性复合流体（Magnetic Compound Fluid，MCF）具有优异的抛光性能，然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失，抛光性能随之降低，这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题，探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系，构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先，分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律，采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后，通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系，构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后，通过向MCF抛光液中定量补充水分，有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明：（1）当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好，抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410 μm下降到0.007 μm；而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576 μm下降到0.173 μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降；（2）随着抛光液中含水量的降低，抛光时磁性颗粒形成的链状结构恢复能力变差，进而影响其抛光性能；（3）在抛光过程中向MCF抛光液补充水分后，抛光结束时工件的表面粗糙度下降率由无添加时的69.97%提高至86.69%，材料去除率由0.95×108 μm3/min提升到1.45×108 μm3/min，抛光正压力由3.7 N提升到4.2 N。当抛光过程中补充水分，使MCF的水含量占比维持在45%左右时，可以保持其长效稳定的抛光能力，有效地延长MCF的使用寿命。
磁性复合流体 抛光温度 抛光性能 表面粗糙度 材料去除率 magnetic compound fluid polishing temperature polishing performance surface roughness material removal rate 光学 精密工程
2023, 31(24): 3559
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
2 昆明理工大学计算中心，云南 昆明 650500
雷达辐射源信号识别在实际战场中是对敌制胜的重要手段。为解决人工提取的雷达辐射源信号特征参数不完备、时效性低等问题，基于模糊函数在表征信号内在结构上的独特作用，提出一种结合模糊函数主脊坐标变换的卷积双向长短时记忆网络的识别方法。首先，为放大不同信号间的差异，采用数学思维将主脊切面转换为极坐标域的几何图像，以此作为神经网络的输入；其次，设计卷积神经网络来挖掘二维时频图的特征信息；最后，搭建双向长短时记忆网络对提取到的特征进行分类识别。仿真实验结果表明，所提方法在信噪比为0 dB以上均能保持100%的准确率，即使信噪比为-6 dB时，识别率仍可达93.58%以上，同时也有效缩短了信号分类时间。结果验证了所提方法不仅能提取信号的隐藏抽象特征，还具备良好的时效性和抗噪性。
雷达辐射源信号识别 模糊函数主脊 卷积神经网络 双向长短时记忆网络 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2228007
1 大连理工大学 机械工程学院，辽宁大连6023
2 大连理工大学 宁波研究院，浙江宁波315000
中子因具有极强的穿透力被广泛应用于材料与生物试样微观结构检测，但由于中子束强度显著弱于X射线，通常采用聚焦的方式来实现对中子束的有效利用。针对前期基于高性能制造思想研发的金属材质部分回转椭球中子反射镜进行了聚焦和中子小角散射实验测试。结果表明，聚焦中子束的最大强度能够达到漫散射强度的103，实现了与前端针孔尺寸几乎相等的圆形焦斑。通过远离最佳焦平面的聚焦实验，获得了不同镜心到探测器距离的束流剖面，该束流剖面的半峰全宽与基于几何光学的理论计算值吻合良好，分析了直射中子束和反射中子束的波长分布，中子的反射率达到了60%，峰值强度超过了1 000个计数/像素（0.1 mm×0.1 mm）。以介孔二氧化硅（MCM-41）为标样，获得了中子小角散射的初步结果。结果表明，该中子反射镜具有良好的聚焦性能，能够应用于中子小角散射。
中子光学 焦点 反射率 漫散射 中子小角散射 neutron optics focusing spot reflectivity diffuse scattering small-angle neutron scattering
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
2 昆明理工大学计算中心，云南 昆明 650500
为解决雷达辐射源信号特征评价不够客观和缺乏评价依据等问题，提出一种基于区间模糊原理以及模糊交叉熵和多准则折中法的群体评价方法。建立信噪比分级评价模型，再结合三角模糊数的截集和区间逼近思想将雷达辐射源信号特征的评价体系转化为区间直觉模糊数；基于汉明距离进行寻优，得出信噪比权重，并运用区间直觉模糊加权平均算子集成群决策矩阵，基于熵最大化法计算属性权重；采取多准则折中法和模糊交叉熵实现特征方案排序。仿真实验结果表明，所提方法能够给出与实际情况相一致的特征评价排序方案，并和逼近理想点方法、投影模型方法分析结果基本一致，验证了所提方法的可行性和有效性。
遥感 雷达辐射源信号 特征评价 区间直觉模糊 多准则折中法 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0928001
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
提出了一种基于高次模式的谐振腔束团长度测量技术, 新方法的谐振腔工作于高次本征模式TM0n0。这样的谐振腔拥有更大的腔体半径, 从而移除了谐振腔半径必须大于束流管道半径这一原则带来的工作频率限制。为国家同步辐射实验室未来的正电子源设计了一台双腔束团长度监测器, 讨论了谐振腔工作频率的选择并推导了束团长度的计算公式, 监测器的谐振腔工作于TM020模式, 其半径远大于使用TM010模式的传统方法, 在CST软件中模拟的结果显示其束团长度测量精度好于7%。
束团长度 TM020模 监测器 谐振腔 bunch length TM020 mode monitor cavity 强激光与粒子束
2016, 28(9): 095104
1 北京工业大学激光工程学院, 北京 100124
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 62100
采用光束整形的方法, 研制出高效率单阵列光纤耦合半导体激光模块。将波长为976 nm连续工作的标准半导体激光阵列, 经过快轴准直, 阶梯镜组进行快慢轴光束旋转, 慢轴准直, 以及耦合透镜聚焦, 耦合入芯径300 μm, 数值孔径0.22的光纤。测量结果显示: 光纤的出光功率最大可达到63 W, 对应的亮度为1.2 MW/cm2·sr, 光纤耦合效率大于90%。上述结果为进一步实现多个阵列的耦合, 研制数百瓦量级的高效率半导体激光器光纤耦合模块奠定了基础。
半导体阵列 光束整形 光纤耦合 高效率 diode laser bar beam shaping fiber coupling high coupling-efficiency
报道了一种符合工业应用的国产化大功率固体激光加工系统。大功率连续Nd∶YAG激光器采用对称放置方式四棒串接谐振腔，得到大于2100 W的稳定功率输出, 光束参数积24 mm·mard, 系统总光电转换效率达到3.5 %; 激光器的输出激光采用芯径600 μm的光纤传输。对激光加工系统的关键问题进行了分析, 包括大功率固体激光器在保证光束质量的条件下大功率输出、高效率光纤耦合输出、适应加工要求的控制系统等。研制的系统在实际应用中表明：加工系统稳定、可靠, 操作方便, 可与机械手、机床等外设联接, 满足工业应用的要求。
激光加工 大功率激光加工系统 Nd∶YAG激光器 光束质量 光纤耦合
利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,进行宽带激光熔覆获得高厚度无裂纹铁基合金硬化层,熔覆层的厚度为2.5～3.0mm.对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相表征.结果表明,熔覆层组织主要是由γ-Fe、(Fe,Cr)7C3、W2C、CrB、Cr2B、FeNi等相组成,强化机制属于硬质相强化.激光熔覆层的硬度平均值为830HV0.1,高于9Cr2Mo基体的硬度782 HV0.1.
激光宽带熔覆 积分镜 铁基合金 组织结构
