承压水上开采工作面底板破坏规律相似模拟试验

 随着我国煤炭开采深度的增大,承压水上开采工作面底板破断、突水灾害正呈逐年递增的趋势。以峰峰矿区九龙矿深部承压水上开采工作面底板为研究对象,通过现场底板取芯、编录和室内试验,获得承压水上工作面底板含水层分布特征及底板岩层的力学参数,确保试验中现场参数的可靠性。采用自行设计的工作面底板水压模拟装置,进行承压水上工作面回采过程中顶、底板破断失稳特征的相似模拟试验,得到底板工作面回采过程中顶、底板应力变化规律。运用非接触的光学测量技术对全场位移值进行观测,得出底板位移场变化规律。通过“下三带”理论,计算九龙矿深部工作面底板岩层的最大破坏深度、承压水导升高度和有效隔水层厚度。模拟试验结果表明：九龙矿深部承压水上工作面开采底板存在明显的“三带”特征,采用新型的承压水模拟装置可以模拟承压水在采动作用下的卸压过程。     

一种光学元件脆性断裂的试验分析

某光学元件兼做真空容器密封件,在真空压力作用下多次发生破裂。采用缩比件压裂试验的方法分析破裂原因,并且找到了改进方案。试件的破裂压力和破裂形态表明,元件在真空压力作用下,磨削表面的微裂纹扩展,是造成元件破裂的原因,属于典型的脆性断裂。光学元件的材料是典型的脆性材料,做受力结构件时,结构应该尽量简化,且承力部位要在抛光处理的表面上。     

磁控溅射Co1-x-Ptx薄膜晶体的结构与磁性能

通过磁控溅射制备了一系列不同成分的Co-Pt二元合金薄膜,并利用振动样品磁强计(VSM)和X-射线衍射技术(XRD)研究了Pt含量对薄膜磁性能和晶体结构的影响.结果表明:Pt的摩尔分数在0~28.5%范围内,薄膜均为密排六方结构(HCP);Co-Pt薄膜的晶格常数(c,a)随Pt含量的增加呈线性增大趋势,但其c/a的值却先减小后增大;矫顽力则先增大后减小,在Pt的摩尔分数为20%时达到最大值(156.89 kA/m);饱和磁化强度随Pt含量的增加而单调减小.     

反钙钛矿结构InNNi_3的电子结构、弹性性质和化学键结合的第一性原理研究

利用密度泛函理论(density funclional theory,DFT)的局域密度近似(localized density approximatin,LDA)和广义梯度近似(general gradient approximatin,GGA)研究反钙钛矿结构氮化物InNNi3晶体的电子结构、弹性性质和化学键结合特点。结果表明计算的晶格参数和平衡态体积与文献报道结果符合较好。能带结构的计算结果说明InNNi3具有金属性质,态密度和分态密度计算结果显示费米能级附近的态密度主要来自Ni-3d态的贡献。由VOIGT、REUSS和HILL’s(VRH)近似从计算得到的单晶弹性常数推导出多晶弹性模量,结果表明InNNi3为延性化合物。原子布居分析显示In、N原子间有较多的电荷转移,成键布居分析表明该氮化物为离子?共价混合键型化合物,即InNNi3是1种具有金属性的、共价一离子混合型的延性化合物。     

面向海底光学探测使命的自治水下机器人水平路径跟随控制

针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命,自治水下机器人（AUV）需具备更精确的航行控制性能,为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法,通过对增设的左右水平推进器进行控制,以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器分为两层：内层为偏航距离PID控制器,将输出量转化为所需偏转角;外层为航向PID控制器,将内层计算结果转化为航向偏差,对其进行PID计算,输出为偏转所需推力和推力矩值。通过对设定探测路线进行路径跟随,以反映水平面航行控制精度。通过湖上试验,得出精确的路径跟随航迹,实现了航向角偏差均值为0.09°、航向距离偏差均方差为0.29 m的航行稳定控制,验证了该控制方法的可行性。     

眼科光学相干层析成像设备分辨率关键参数的小型化检测装置研制

通过分析眼科光学相干层析设备的成像分辨率理论计算模型,设计并研制了一套用于测量其光源光谱和系统数值孔径的小型化检测装置。针对一台商业化的临床在用眼科光学相干层析设备,通过对其关键参数的测量,得到该设备的纵向分辨率为6.9μm,横向分辨率为42.3μm。该检测装置未来可作为眼科光学相干层析设备的质控与计量器具。     

近地层大气光学湍流自动观测系统

利用CSAT3三维超声风速仪与WXT520多功能气象传感器组成近地层光学湍流自动观测系统,使用太阳能电池供电和无线传输实现无人值守,可同时测量常规气象参数和大气折射率结构常数Cn2。系统包含一个控制中心和三个测量子站,可同时对三个测量点进行观测。通过对超声虚温进行湿度修正后得到真实温度,采用单点温度脉动法计算大气折射率结构常数Cn2,计算结果与温度脉动仪实测Cn2吻合较好。本系统可适应复杂恶劣的测量环境,性能稳定可靠,且测量子站可扩展。     

改进光学优化算法及其在函数优化中的应用

光学优化算法是一种新型优化算法,源自物理学中的光学原理。针对基本光学优化算法中适应度函数随进化过程恒定不变导致算法搜索能力差、精度低等不足之处,结合遗传算法中自适应度的改进方法,提出一种可随进化代数动态调整的非线性适应度函数,改进了光学优化算法的适应度函数。通过一系列典型的基准函数测试了改进算法的性能,实验结果验证了改进算法的可行性与有效性。     

基于曲面拟合的光学偏折系统显示屏标定方法

针对透射式光学偏折系统中最关键的标定环节,提出使用曲面拟合方式拟合显示屏幕面形分布。建立基于透射式光学偏折术的波前检测仿真模型,分析两种不同的显示屏面形拟合方法对波前测量的影响。仿真结果显示：平面屏幕模型波前像差均方根误差(RMS)值为0.837 5μm,而曲面屏幕模型仿真波前像差RMS值仅为0.059 6μm。采用透射式光学偏折系统对球面透镜进行波前测量,曲面屏幕模型中波前像差RMS值为0.137 1μm,平面屏幕模型中波前像差RMS值为1.432 6μm。实验结果表明：使用曲面拟合效果明显优于平面拟合效果,证明了曲面拟合屏幕模型的可行性。     

用于引力波探测的星间激光干涉测量模拟系统

星间激光干涉仪具有比地面干涉仪更长的干涉臂(10⁶ km),能够探测更低频段0.1 mHz～1 Hz的引力波。星间激光干涉仪具有典型的应答式外差干涉仪结构,其本质是一个光学锁相环。在地面环境下搭建模拟的星间激光干涉仪,成功将从激光器的频率锁定到稳频的主激光器频率上。结果显示：锁相环的锁定时间超过2×10⁴ s,满足了低频信号的探测条件;在较短位移和较长位移的不同条件下,干涉仪无粗大误差。经过分析得出：温度、气压等环境扰动带来的噪声是制约干涉仪精度的关键因素。