多档位扭摆推力测量装置的设计与标定实验

针对卫星用中高功率电推进器产生的推力范围跨度大，现有的推力测量装置存在测量范围不全、抗干扰能力差导致测不准等问题，开展了多档位三丝扭摆推力测量装置研究。首先，建立了推力测量装置物理模型，研究了推力与偏转位移之间的数学关系，并实现了多档位三丝扭摆推力测量装置的设计。接着，采用标准砝码与定制砝码对测量装置进行标定，并通过标定实验确定各档位下的测量误差。然后，综合考虑了装置的不确定度影响因素，设计相关试验开展不确定评估。实验结果表明：在实验环境不变的情况下，多档位三丝扭摆推力测量装置设计的小档位推力为98 mN的不确定度为0.030 mN（k=2）；中档位推力为490 mN的不确定度为0.068 mN（k=2），大档位推力为980 mN的不确定度为0.092 mN（k=2）。多档位扭摆推力测量装置采用换档位的测量方法实现了9.8~1029 mN范围的推力测量，测量精度高、抗干扰能力强，解决了宽范围推力测量过程中全量程精度难以保证的问题，为中高功率电推进器推力测量提供技术支撑。     

拉曼抑制光频梳微腔的设计与仿真

为了解决回音壁模式下的微腔在产生光频梳时受拉曼效应的影响，尤其在重频GHz时难以产生平滑的光梳谱的问题。首先，设计并调节波导和微环的耦合长度；然后，优化耦合角度，调整微环与波导之间的匹配模式，降低在长波段的耦合Q值，增加拉曼产生的阈值，抑制拉曼效应。通过仿真分析得出，相较于一般的直波导微环耦合结构，设计的弯曲波导微环在短波长处拉曼阈值增加了3倍，且在短波长处产生的光频梳功率提高了20 dB。为回音壁模式微腔结构的设计提供了一定的参考价值。     

汞离子微波钟及其研究进展

汞离子微波钟是下一代星载原子钟、地面守时原子钟的有力候选者。文章介绍了本团队在汞离子微波钟的离子囚禁、缓冲气体冷却、微波综合器、汞光谱灯等关键技术取得的突破和进展，在此基础上，研制出了小型化汞离子钟整机，其频率稳定度达到了2.3 × 10^-15/10⁵ s，同时开展了分区式线形阱汞离子微波钟的技术研究，实现了离子的高效梭动及系统的闭环锁定，测得频率稳定度3.45 × 10^-13/τ^1/2（τ = 10 ～ 10 000 s），为汞离子微波钟技术的应用奠定了重要基础。     

基于冷原子重力仪的轨道移动绝对重力测量

绝对重力测量在铁路路基探测等领域发挥着重要作用，但大多数室外移动重力仪结构复杂或精度一般，可使用的范围有限。研制了一套轨道移动绝对重力测量系统，实现了高集成的系统结构设计、自动化的测试流程，开展了实验室及轨道环境下的绝对重力测量，测量结果可靠。首先，在实验室环境下重力测量灵敏度达到了440 μGal?Hz-1/2，测量300 s的误差小于30 μGal。其次，在炎热、嘈杂的室外轨道移动条件下，绝对重力测量不确定度优于15 μGal，与相对重力仪（LG-1）的测量偏差优于40 μGal。最后，轨道环境下的重力测量灵敏度达到707.9 μGal?Hz-1/2。所提出的轨道移动绝对重力测量系统可以在室外条件下进行快速重力测量，为铁路路基探测提供了新的仪器与解决方案。     

基于移动光晶格布洛赫振荡的原子干涉重力仪

针对目前传统的原子干涉重力仪—马赫-曾德尔型原子重力仪存在体积较大，影响设备便携性的问题，北京大学实现了国内首个基于移动光晶格的布洛赫振荡原理的小型化原子干涉重力仪。本实验系统的采样率达到0.9 Hz，能够满足长期实时测量的需求，且实验系统中原子的竖直位移约为3 cm，灵敏度达到4.6 × 10² μGal·Hz^-1/2，在2 800 s积分时间内，分辨率可以达到6.50.7?μGal。实验成果为原子干涉重力仪的小型化与实用化指明了未来的发展方向。     

自适应消声系统的设计与性能研究

为了有效控制低频宽带噪声,结构简单的声衬被广泛应用。传统声衬只能消除固定频率的噪声,即当环境噪声频率发生改变时,传统声衬消声性能明显下降。为此,提出了一种自适应消声系统,利用压电声衬工作原理,通过LabVIEW串口通信技术传输与控制数据程序,驱动压电声衬使它能根据噪声频率的变化自适应控制信号;通过调节电源输出电压,改变压电声衬共振腔体积,从而及时有效地调节压电声衬消声频率,拓宽压电声衬的消声频带。分析结果表明,压电声衬共振腔体积减小时,消声频带向低频方向偏移,反之向高频方向偏移;当输出电压为-100~200 V时,自适应消声系统可在噪声频率为1 364~1 420 Hz的环境中一直保持最佳的消声效果,实现了自适应消噪。研究结果表明,对声衬施加直流电源可以对其消声频率进行调节,使其消声频带随着噪声频率的变化而偏移,拓宽其消声频带。设计的消声系统可以实现噪声的自适应控制,可为声衬的主动控制及优化提供参考。     

滑块摇杆机构对小腿三头肌康复的作用研究

以小腿三头肌的康复训练为应用背景,研究了滑块摇杆机构对小腿三头肌的康复作用。推导了滑块摇杆康复机构的矢量方程,建立了其数学模型,并利用MATLAB软件进行了滑块摇杆康复机构的运动仿真。结果显示：通过控制机构滑块的位移、速度和加速度可以间接地控制末端执行器的运动,从而形成能满足患者不同需求的康复模式;为保证滑块摇杆康复机构在使用过程中的安全性,滑块位移的变化区间应为200~700 mm。开展了滑块摇杆康复机构对小腿三头肌的按摩实验。结果显示,使用滑块摇杆康复机构后,小腿三头肌的表面肌电信号明显改变,使用前后小腿三头肌的肌电值有显著性差异（p1=0.037<0.05）,使用过程中肌电值的峰值有显著性差异（p2=0.018<0.05）,说明该机构对小腿三头肌有显著、有效的康复性刺激。研究结果可为滑块摇杆机构在康复医疗中的应用提供理论参考。     

Y形旋转超声波马达的设计与动态特性分析

为了探索和丰富旋转超声波马达的结构,使其满足响应精准且速度快以及控制简便的要求,设计了Y形旋转超声波马达,并对其结构及动态特性进行了分析。Y形旋转超声波马达将3组压电陶瓷片的横向振动复合成驱动足端面对转子的微幅驱动,通过摩擦耦合在惯性作用下推动转子顺时针或逆时针旋转。运用Workbench软件中的Design Exporation组件对Y形旋转超声波马达定子组件的结构尺寸进行了优化设计,提升了定子组件的性能。构建优化后Y形旋转超声波马达定子组件的有限元仿真模型,并通过模态分析获得了定子组件工作所需的固有振型,通过谐响应分析获得了定子组件的幅频特性曲线,通过瞬态分析获得了1个激励周期内定子组件的振动模态,验证了Y形旋转超声波马达的驱动机理。结果表明,Y形旋转超声波马达压电陶瓷片表面施加电压的最佳频率为20 739 Hz,对应的驱动足端面的振幅为6.95 μm。Y形旋转超声波马达结构简单且具有对称性,能效利用率高,对拓宽超声波马达的应用领域有重要参考价值。     

AlN-BN复相陶瓷的热等静压制备与性能研究

以氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)为原料, 无烧结助剂、热等静压烧结制备了AlN-BN复相陶瓷, 研究了热等静压温度和压强对两种不同原料配比(摩尔比)烧结试样的微观结构和性能的影响。结果表明: 增加BN的添加量对复相陶瓷的烧结致密化影响较小, 但逐渐降低硬度和热导率、增大体积电阻率。相同原料配比下, 复相陶瓷的密度越高, 其热导率、体积电阻率、硬度越高。热导率和体积电阻率的实测值与两相复合模型方程较为符合。当n_AlN:n_BN=75:25时, 在温度为1600℃、压强为90 MPa、保温3 h的热等静压工艺下可以制备出相对密度达98.03%、热导率为77.29 W/(m·K)、体积电阻率为1.35×10¹⁵ Ω·cm的复相陶瓷。     

基于谐波小波包方法的旋转机械故障信号提取

旋转机械发生某些故障时将产生具有奇异性的非平稳信号,检测出振动信号中的奇异性对于设备状态监测和早期故障诊断具有十分重要的意义。在研究谐波小波频段分解的基础上,结合仿真信号与故障试验的分析,采用谐波小波包方法来诊断实际转子的碰摩故障,体现了该方法对任意频段“任意细化”的能力。试验验证取得了满意结果,为旋转机械故障信号的分析和提取创造了条件。     

基于HITEMP数据库的分子吸收光谱高精度快速建模方法

为解决高温环境下分子吸收光谱精确计算的时间复杂性,满足宽光谱测量领域对理论吸收光谱计算的需求,本研究利用Python语言以逐线计算为基础,结合线型函数的简化、线翼截止准则和谱线数据库的优化,建立了基于高温分子吸收参数数据库(High-Temperature molecular spectroscopic absorption parameters data-base,HITEMP)的分子吸收光谱精确快速计算模型。以Hartmann-Tran线型函数作为吸收光谱标准线型编写部分相关二次速度依赖硬碰撞函数(partially-Correlated quadratic-Speed-Dependent Hard-Collision Profile,p Cq SDHC),结合复概率函数(Complex Probability Function,CPF)简化模型实现了线型函数的精确快速计算,相较于理论计算模型计算速度提高了20倍。按照光谱计算残差在10^-5量级确定了固定波数截断结合谱线半宽等倍数截断的线翼截止准则。以阈值线强度10^-25 cm^-...     

汽油发动机双回路冷却系统的研究

汽油发动机双回路冷却系统由于其快速暖机以及减磨的优点，已逐渐被业界认可，但国内对其工程设计及应用尚属于起步阶段，缺乏相应完善的设计理论和方法。为了满足轻型汽车污染物排放限值（中国第六阶段）的要求以某1.5 T直列四缸汽油发动机为研究对象，对机体、缸盖双回路冷却系统进行了研究。首先，在按经典公式计算的基础上，通过燃气侧对机体、缸盖散热量的计算，初步确定了机体、缸盖双回路冷却介质的流量分配比例。其次，通过一维流动传热和基于CFD （computational fluid dynamics， 计算流体动力学）的三维联合仿真，确定了最终冷却回路的流量分配。在此基础上，通过一维瞬态流动传热模型仿真对比了单回路和双回路冷却系统在暖机阶段的性能。结果表明：双回路冷却系统中机体的温度比单回路高10 ℃，缸盖的温度比单回路低9.6 ℃，双回路冷却可以显著加快发动机的暖机过程，使发动机在冷启动期间的磨损减小。最后，进行了流量分配验证试验和暖机对比试验，结果表明：在暖机过程中，与单回路冷却系统相比，双回路冷却系统可以使机体温度上升更快，活塞与缸套摩擦减小；在此阶段，怠速工况下油耗降低20.2%，HC（碳氢化合物）排放量降低7.58%，常用工况点（2 000 r ? min-1，200 kPa）下油耗降低8.5%，HC排放量降低10.03%。研究结果可为发动机冷却系统的设计优化提供参考。     

基于滚筒载荷的采煤机滑靴振动分析及实验验证

为了研究采煤机滑靴的振动特性,对采煤机整机进行动力学建模分析.首先,根据采煤机部件的功能,将采煤机划分成前、后滚筒,前、后摇臂,机身,前、后导向滑靴和前、后平滑靴等9个部分;然后,基于拉格朗日法构建了采煤机三向耦合动力学模型;接着,对所构建的动力学模型的坐标耦合问题进行分析,并采用Wilson-θ算法对动力学模型进行仿...     

Dual cross-linked chitosan microspheres formulated with spray-drying technique for the sustained release of levofloxacin

Objective: This study was aimed to develop sustained drug release from levofloxacin (LF)-loaded chitosan (CS) microspheres for treating ophthalmic infections.

Significance: Dual cross-linked CS microspheres developed by the spray-drying technique displays significantly higher level of sustained drug release compared with non-cross-linked CS microspheres.

Methods: LF-loaded CS microspheres were prepared using the spray-drying technique, and then solidified with tripolyphosphate and glutaraldehyde as dual cross-linking agents. The microspheres were characterized by surface morphology, size distribution, zeta potential, encapsulation efficiency, and drug release profiles in vitro. The drug quantification was verified and analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC). The structural interactions of the CS with LF were studied with Fourier transform infrared spectroscopy. The effect of various influencing excipients in the formulation of the dual cross-linked CS microspheres on drug encapsulation efficiency and the drug release profiles were extensively investigated.

Result: The microspheres demonstrated high encapsulation efficiency (72.4?～?98.55%) and were uniformly spherical with wrinkled surface. The mean particle size was between 1020.7?±?101.9 and 2381.2?±?101.6?nm. All microspheres were positively charged (zeta potential ranged from 31.1?±?1.32 to 42.81?±?1.55?mV). The in vitro release profiles showed a sustained release of the drug and it was remarkably influenced by the cross-linking process.

Conclusion: This novel spray-drying technique we have developed is suitable for manufacturing LF-loaded CS microspheres, and thus could serve as a potential platform for sustained drug release for effective therapeutic application in ocular infections.     

Brain targeting of chitosan-based diazepam mucoadhesive microemulsions via nasal route: formulation optimization,characterization, pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation

Objective: The aim of present investigation was to develop microemulsions (MEs) and mucoadhesive microemulsions (MME) of diazepam for brain uptake through nasal administration for the treatment of seizure emergency.

Significance: Status epilepticus (SE) is a medical emergency, requires intravenous administration of diazepam which requires hospitalization of patient. Initiation of therapy at home via nasal administration of diazepam could prevent the damage of brain due to delay of therapy initiation.

Methods: Diazepam MEs were prepared by phase titration method, optimized by using Box–Behnken design. The influence of independent variables oleic acid, surfactant mixture (tween 80:propylene glycol), and water on dependent variables size, flux, and zeta potential was investigated. Optimized MEs, MMEs, and Calmpose (i.v route) were evaluated for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies on rats.

Results: MME2 composed of oleic acid (5), surfactant mixture (50), water (45), and chitosan (0.5) showed size of 96.45?nm, PDI 0.21 and zeta potential 13.52?mV. MME2 showed significantly high flux of 846.96?±?34?µg/cm2/h and AUCbrain 1206.49?±?145.8. The drug targeting efficiency (314%) and direct nose-to-brain transport (68.1%) of MME2 were significantly high compared to Calmpose (i.v) and ME. The latency periods of minimal clonal seizures and generalized tonic–clonic seizures of MME2 was significantly increased (p?<?0.0001) compared to drug solution and Calmpose (i.v).

Conclusion: The brain uptake of diazepam from chitosan-based MMEs via nasal route is significantly high compared to i.v route.