杨靖 1,2,3韩於利 1,2,3薛向辉 1,2,3陈廷娣 1,2,3[ ... ]孙东松 1,2,3
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室，安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所，北京 100076
准确的风场数据对于平流层飞艇实现长时间驻空任务有着重要的安全保障作用。针对20 km高度处空气稀薄的特点，为实现平流层飞艇航行环境的风场探测需求，设计了波长为532 nm的直接探测多普勒光纤激光风速仪。使用双通道法布里-珀罗标准具为鉴频器和波长可调谐的脉冲光纤激光器，完成了系统的结构设计。系统参考了相干测风激光雷达的光路设计，采用收发合置的望远镜设计方案，无探测盲区，接收视场角较小，提高了全天探测的性能。利用液晶相位延迟器的光束偏振特性可实现光路探测方向的控制。以最小的风速探测误差为标准，通过仿真分析选取了法布里-珀罗标准具的各项参数，并对系统的风场探测性能进行了分析。仿真过程中，激光器的平均功率为500 mW，积分时间为10 s，距离分辨率为100 m，分析结果表明，风速误差在500 m探测距离内小于1 m/s，计算得出的风向误差在风速大于10 m/s的情况下，其风向精度优于5°。
平流层飞艇 激光风速仪 法布里-珀罗标准具 液晶相位延迟器 stratospheric airships laser wind velocimetry Fabry-Perot etalon liquid crystal variable retarder 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220642
1 重庆城市管理职业学院 大数据与信息产业学院,重庆 401331
2 云南无线电有限公司, 云南 昆明 650223
3 中电科技集团重庆声光电有限公司,重庆 401332
为了解决压差式静力水准仪受温度密度等环境因素影响而导致使用过程复杂及测量误差大的问题, 该文以静力水准仪为核心传感器, 采用温度补偿和多基准校准的方法对系统进行了优化, 研发了一套沉降自动化监测系统。经验证测试结果表明, 该监测系统能减少系统误差, 降低工程复杂度, 并在某地铁线的安全监测中能够良好运行, 具有较高的工程实用价值。
静力水准仪 误差补偿 双基准 沉降监测 static level error compensation double datum settlement monitoring
1 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
2 西北大学 化工学院, 陕西 西安 710069
三过氧化三丙酮(TATP)是一种新型的液体炸药。由于TATP分子中不含硝基, 传统的一些基于硝基特征检测的技术无法对其进行有效识别检测; 而现有针对TATP的检测技术存在预处理繁琐, 检测时间长, 灵敏度低及需要特殊设备等缺陷, 无法满足现场实时、快速检测的需要。该文提出了一种基于声表面波(SAW)技术、针对TATP检测的新型传感器, 将高分子材料技术与SAW技术相结合, 分别利用新型树枝状高分子敏感材料的高灵敏度和选择性, 与SAW传感器高质量敏感性的优点, 对TATP进行快速、可靠检测, 从而为实现快速防护做好准备。结果表明, 该传感器检测阈值最低可达0.5×10-6, 响应速度可达到秒级。
三过氧化三丙酮(TATP) 声表面波(SAW) 敏感材料 传感器 triacetone trioxide(TATP) surface acoustic wave(SAW) sensitive material sensor
1 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
2 电子科技大学 自动化工程学院, 成都 611731
3 大连理工大学 生物医学工程学院, 辽宁省集成电路与生物医学电子系统重点实验室, 辽宁 大连 116024
基于CO2红外气体传感器微型化、智能化、低功耗的发展要求,创新性地提出一种中心温度为407℃的CO2检测用微电子机械系统(MEMS)红外光源芯片。采用X型悬空桥式微热板结构,内部发热区域以环形走线的钨(W)电极为加热丝,以SiO2和Si3N4双层薄膜作为机械支撑保护层,可防止钨电阻丝氧化并提高寿命。电热耦合有限元仿真分析显示,该光源芯片具有发热区温度分布均匀、热响应时间短、功耗低的优点。采用10.16cm(4inch)MEMS工艺完成了芯片的流片制造。测试结果表明,该光源芯片在24ms内即可快速升温至工作温度407℃,功耗低至46mW,工作电压为2.85V,工作电流为16.2mA,具有热响应时间快、功耗低、集成度高的特点。
MEMS红外光源 微热板 功耗 热响应时间 CO2 CO2 MEMS infrared source micro-hot plate power thermal response time
1 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
3 重庆地区军代室,重庆 400060
4 云南无线电有限公司, 云南 昆明 650223
5 四川交通职业技术学院, 四川 成都 611130
加速度压电传感器是反应堆内常用的振动测量器件, 其核心部件是压电陶瓷材料。由于在强核辐射环境下, 中子和γ线分别于压电陶瓷内的原子核和核外电子发生相互作用, 发生微观损伤, 此损伤经由分子尺度、介观尺度直至会表现为宏观性能(包括材料的压电性能及表观形貌信息等)的变化, 将影响器件的性能。长时间、高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能变化已有研究, 然而短时间、高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能变化的研究较少。该文在辐射装置上进行压电陶瓷材料的高剂量率γ线辐照, 随后对材料辐照前、后的压电性能、表观形貌等信息进行实验测试, 通过测试结果分析了高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能的影响。
压电陶瓷材料 高剂量率γ线辐照 压电性能变化 表观形貌 piezoelectric ceramic materials high dose rate gamma irradiation piezoelectric property change apparent morphology
1 东南大学 计算机科学与工程学院, 江苏 南京 211189
2 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
该文提出了一种全新的三维纳米线结构的声表面波(SAW)气体传感器, 详细阐述了谐振型SAW器件上纳米线制备与修饰改性设计, 传感器信号提取电路设计及报警器设计等过程, 最后研制出气体报警器样品。并利用沙林(GB)模拟剂对传感器性能指标进行了测试, 该传感器的响应阈值低达2 mg/m3, 响应时间仅约为20 s。结果表明, 与传统二维结构的SAW气体传感器相比, 三维纳米线结构的SAW气体传感器在响应阈值和响应时间上均有很大的提高。
气体传感器 报警器 声表面波 纳米线 gas sensor alarm detector SAW nanowire
1 南京邮电大学 电子与光学工程、微电子学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 电子科学与技术国家级实验教学示范中心, 南京 210023
3 南京邮电大学 信息电子技术国家级虚拟仿真实验教学中心,南京 210023
为了在TE波下获得带宽可展宽(11GHz~14GHz频带内)且可调谐的吸收曲线, 提出了一种新型超材料吸波体, 其周期性结构单元采用蜂窝状特有的六边形结构。对该吸波体的参量分析图进行了计算, 研究了变量g和d的数值不同时, 对吸波体吸收频带及吸收带宽的影响, 并解释了蚀刻“十”字形结构吸波体带宽展宽的成因。结果表明, 该吸波体在9.17GHz~9.5GHz低频频域的吸收率达到90%以上, 当不同的等离子体谐振区域被激励时, 可以实现吸波体的分时分频域吸收以及改善吸波体的吸收性能, 改变变量g和d可以实现对吸收频带的动态调控; 可以通过在方形结构中蚀刻“十”字形结构的方式拓宽高频频域的吸收带宽, 其在12.08GHz~13.91GHz频域的吸收率高于90%, 改变变量s可以明显展宽吸收频带, 且该吸波体对入射电磁波的角度不敏感。该吸波体的设计思路为拓宽吸波体的吸收带宽提供了一种有效的方法。
光学器件 超材料吸波体 全波仿真法 带宽展宽 optical devices metamaterial absorber full-wave simulation band enhancement
1 贵州大学, 贵阳 550025
2 西北工业大学, 西安 710029
基于无线网络通信的多无人飞行器编队飞行控制容易受到通信间断、数据包冲突等因素的影响, 借鉴分布式网络中的令牌环思想提出了一种通信拓扑的切换方法, 并引入切换长机的概念。基于一致性理论利用局部相对状态信息设计了分布式控制律, 该控制律由两部分组成：一部分是编队对于预设轨迹的跟踪;另一部分是队形的保持。采用双积分动力系统模型进行仿真实验, 结果表明所提方法可以实现编队对预定轨迹的跟踪及飞行中的编队保持, 即便通信节点故障也能继续保持预设队形, 具有较强的鲁棒性。
无人飞行器 编队控制 分布式控制 切换拓扑 一致性 Unmanned Aerial Vehicle (UAV) formation control distributed control switching topology consensus
南京邮电大学 电子与光学工程学院 光电信息科学与工程系, 南京 210023
为了在TE波下获得可调谐的吸收频谱, 设计了一款基于等离子体超材料的吸波器。采用全波仿真方法对该吸波器的吸收率和表面电流图进行了计算, 并探讨了结构参量c, v和入射角度θ对吸收率的影响。结果表明, 通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性, 而且还能获得可调谐的吸收频谱; 改变结构参量c和v可以在实现拓展吸收带宽的同时, 使得吸收频域也发生移动; 改变入射角度θ的大小对吸收率的影响不大。该吸波器具有很好的角度稳定性。
物理光学 等离子体超材料 吸波器 可调谐特性 physical optics plasma metameterial absorber tunable properties
1 南京邮电大学电子与光学工程学院 微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学电子科学与技术国家级实验教学示范中心, 江苏 南京 210023
3 南京邮电大学信息电子技术国家级虚拟仿真实验教学中心, 江苏 南京 210023
为了在横电(TE)波下获得可调谐的超宽带吸收频谱以及在横磁(TM)波下获得较高的反射率, 利用等离子体超材料和集总电阻设计了一种电磁吸波体, 并采用全波仿真法对其吸收率、反射率、表面电场图、表面电流图和能量损耗图进行了计算, 讨论了其结构参数及电阻对吸收率和反射率的影响。研究结果表明, 通过激励不同的等离子体谐振区域, 不但能改善吸收特性, 还能获得可调谐的吸收频谱; 设计的电磁吸波体不仅能实现对TE波的超宽带吸收, 还能实现TE波和TM波的极化分离。
材料 等离子体超材料 电磁吸波体 集总电阻 可调谐特性 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091602
