基于光纤光栅传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法

载荷识别在结构健康监测中的地位十分重要,为了在结构健康监测的同时利用最优化算法对系统进行有效控制,提出了一种基于光纤光栅(FBG)传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法。该算法建立在卡尔曼滤波器的基础上,以FBG传感器测得的应变值作为观测信号,通过卡尔曼滤波器产生的增益矩阵、新息序列和协方差矩阵,利用最小二乘算法实时估计载荷的大小。此算法只需采集前一时刻的估计值和当前时刻的观测值即可估计出当前时刻的载荷,无需存储和读取大量数据。同时,基于卡尔曼滤波器在进行结构健康监测的同时能够应用最优化算法对系统进行控制。为了对识别算法进行验证,采用梁系统作为仿真和试验对象,通过FBG传感器测得的应变值识别载荷。结果表明,所提动态载荷识别算法能够很好地抑制噪声,具有良好的稳定性和实时性。     

基于多信道无线传输的旋翼载荷测试技术研究

直升机旋翼系统载荷和强度飞行试验是对真实大气环境中旋翼系统应力载荷谱的研究,它提供的真实数据是理论计算所不能提供的。因此旋翼系统载荷试飞是直升机设计定型试飞中极其重要的项目。针对直升机旋翼系统载荷测试技术需求,采用模块化、冗余度和高集成的设计理念,通过多信道无线传输设计等技术,将采集的动态载荷数据调制、发射与解调,实现了多通道、高带宽和精同步的旋翼系统载荷数据采集与监控。该技术对于直升机旋翼系统载荷试飞中遇到的类似问题具有一定的借鉴意义。     

大尺寸HVPE反应器寄生沉积的数值模拟研究

在氢化物气相外延(HVPE)生长GaN厚膜中,反应腔壁面总会产生大量的寄生沉积,严重影响薄膜生长速率及质量.本文针对自制的大尺寸垂直式HVPE反应器,通过数值模拟与实验对比,研究了反应腔壁面沉积以及GaN生长速率的分布规律,特别是寄生沉积分布与载气流量的关系.研究发现:在基准条件下,顶壁寄生沉积速率由中心向边缘逐渐降低,与实验结果吻合;侧壁沉积出现8个高寄生沉积区域,对应喷头边缘处排布的GaCl管,说明沉积主要取决于GaCl的浓度输运;模拟得出的石墨托表面生长速率低于实验速率,但趋势一致.保持其他条件不变,增大NH3管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之增大,石墨托表面生长速率随之减小而均匀性却随之提高;增大GaCl管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之减小,石墨托表面生长速率随之增大而均匀性却随之降低.研究结果为大尺寸HVPE反应器生长GaN的工艺优化提供了理论依据.     

空地激光通信系统中捕获子系统仿真

针对空地激光通信系统,推导了复合光栅螺旋扫描捕获方法所需的最大捕获时间、平均捕获时间和捕获概率的计算公式,建立了捕获性能仿真模型,分析了捕获时间和捕获概率的关系,以及空中平台的相对速度对捕获系统的影响和抑制方法.仿真结果表明,当通信终端的捕获不确定区域为50mrad,扫描重叠因子为0.12时,捕获探测器的信噪比大于6时,空地激光通信系统总的捕获概率优于95%,最大捕获时间约为36s,平均捕获时间约为12s.     

液体折射率随温度改变的研究

利用阿贝折射仪配合水浴缸控温对液体折射率进行测量。测量液体包括金龙鱼调和油、金龙鱼玉米油、福临门调和油以及过期的金龙鱼调和油。根据数据分析得到了所有实验材料折射率随温度变化规律、四种油类材料的折射率间的相对大小关系、四种油类材料的折射率随温度升高而降低的情况对比等实验结论。并结合相关理论分析现象产生的原因。     

三种烟草品种基因组DNA傅里叶红外光谱研究

利用傅里叶红外光谱(FTIR)研究三种烟草品种DNA的差异,旨在对烟草品种进行亲缘关系分析和品种鉴定。研究结果显示,三种烟草品种DNA红外光谱较为相似,均有四个明显的特征峰,1 103 cm~(-1)是DNA磷酸二酯键的对称伸缩振动,1 236 cm~(-1)是DNA磷酸二酯键的非对称伸缩振动,1 400 cm~(-1)是DNA糖苷键的伸缩振动,I 622 cm~(-1)是DNA中是胞嘧啶C4—C5=C6的环伸缩振动。通过平滑、标准化处理、二阶求导、提取主成分和系统聚类分析建立了DNA FTIR光谱数据聚类分析模型。使用该模型对三个烟草品种进行鉴定,鉴定正确率为100%。使用该模型对三个烟草品种进行亲缘关系分析,云烟87与K326聚为一类,距离系数为0.003,DNA相似度为99.7%,红大单独聚为一类。聚类正确率达100%。该项研究为烟草品种鉴定及遗传育种提供了参考。     

双边带载波抑制调制载波信号馈送系统的研究

研究了基于双边带载波抑制调制的高频载波信号馈送系统的传输性能.分析了双边带载波抑制调制的原理,系统输出倍频信号的功率以及载波信号经过馈送系统后相位噪音发生劣化的原因.通过实验测量输入载波信号和输出倍频信号的功率和相位噪音验证了理论分析的正确性.结果表明,系统输出倍频信号的功率为-5.7 dBm,载波信号经过馈送系统后近端相位噪音劣化了6 dB,远端相位噪音劣化了21 dB.     

2021年度物理科学二处科学基金评审工作综述

<正>国家自然科学基金委员会(简称基金委)数理科学部物理科学二处(简称物理Ⅱ)主要资助基础物理、粒子物理、核物理、加速器反应堆与探测器、等离子体物理、核技术及其应用等领域的研究工作,同时负责受理国家自然科学基金委员会—中国工程物理研究院联合基金(简称NSAF联合基金)、理论物理专款等特殊类型的项目,还有核技术创新联合基金中涉及物理Ⅱ领域的项目。     

Active thermophoresis and diffusiophoresis

Thermophoresis and diffusiophoresis respectively refer to the directed drift of suspended particles in solutions with external thermal and chemical gradients, which have been widely used in the manipulation of mesoscopic particles. We here study a phoretic-like motion of a passive colloidal particle immersed in inhomogeneous active baths, where the thermal and chemical gradients are replaced separately by activity and concentration gradients of the active particles. By performing simulations, we show that the passive colloidal particle experiences phoretic-like forces that originate from its interactions with the inhomogeneous active fluid, and thus drifts along the gradient field, leading to an accumulation. The results are similar to the traditional phoretic effects occurring in passive colloidal suspensions, implying that the concepts of thermophoresis and diffusiophoresis could be generalized into active baths.     

架空输电线防振锤阻尼特性实验研究

本文利用梁的振动理论对防振锤的阻尼特性进行研究。通过正弦激励下的共振驻留法,分别对不同型号以及同种型号不同锤头质量的防振锤进行振动实验,应用能量平衡原理得到了防振锤的阻尼特性曲线,分析了不同模态响应在阻尼耗能中的贡献。考虑不同类型阻尼对于减振性能的作用,在Lazan阻尼假设的基础上,利用经验公式推导了阻尼系数计算公式。结果表明,钢绞线变形大小直接影响防振锤的阻尼值大小;阻尼对减小共振频率附近的受迫振动幅值作用明显,验证了防振锤的减振性能;同时锤头质量的变化可以影响阻尼曲线的变化。以上结论可为防振锤的防振设计和应用提供参考。