【摘 要】
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针对单个偶极天线辐射功率低的问题,设计了透镜天线和光电导天线阵列来提高天线的辐射性能.首先,设计了半径为0.5、1.0和1.5 mm的透镜天线,研究了透镜的半径和扩展长度对天线辐射性能的影响.结果表明,当扩展长度与半径比值为0.28时,透镜天线的方向性更好,0.5 mm的透镜天线的峰值增益达到26.1 dB.进一步,设计了 2×2光电导天线阵列.通过试验测得阵元的辐射功率约为10μW,并且阵元的信噪比约为50 dB.试验结果表明太赫兹信号的合成效率接近90％,提高了太赫兹输出功率,从而为设计制作包含更多阵
【机 构】
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天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072;国防科技创新研究院太赫兹生物物理创新试验室,北京100071
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针对单个偶极天线辐射功率低的问题,设计了透镜天线和光电导天线阵列来提高天线的辐射性能.首先,设计了半径为0.5、1.0和1.5 mm的透镜天线,研究了透镜的半径和扩展长度对天线辐射性能的影响.结果表明,当扩展长度与半径比值为0.28时,透镜天线的方向性更好,0.5 mm的透镜天线的峰值增益达到26.1 dB.进一步,设计了 2×2光电导天线阵列.通过试验测得阵元的辐射功率约为10μW,并且阵元的信噪比约为50 dB.试验结果表明太赫兹信号的合成效率接近90％,提高了太赫兹输出功率,从而为设计制作包含更多阵元的小型化天线阵列提供基础.同时,对影响光电导探测天线的噪声因素进行了探讨.
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激光器驱动电路是激光雷达的重要组成部分,其技术指标将直接影响到激光雷达整体性能.根据激光器的特点,激光光脉冲有两个主要参数:脉冲能量和宽度.这两个因素对距离和距离分辨率分别有很大的影响.常见的驱动电路大都利用DC-DC升压电路,大电感充放电来实现,能量不稳定,并且电路纹波较大.在过去的十年中,具有成本效益的Si MOSFET器件商业化程度很高,但是其寄生电感以及开关品质因数会明显影响激光驱动电路,当脉冲宽度窄到一定程度时,激光脉冲峰值功率也会急剧下降.为解决以上问题,设计了一款窄脉宽、体积小、功耗低、噪声
对压力容器激光焊接生产线的安全配置方案与应用进行了研究,根据激光焊接生产线工艺规程,配置压力容器生产线安全主要工位设备数量,根据压力容器安全生产、精益生产要求,焊接生产线的布局形式以其生产工艺流程,在整个厂房核心区域,从左往右依次布置.按照激光焊接流程布置主要激光焊接工位,在主要激光焊接工位周边布置辅助工位,相同工序在输送线交叉口布置,减少输送线距离,并进行生产线各主要激光焊接工位专机设计,包括设备配置,对每台专机特点进行论述,包括示教特性、结构特性、激光焊接特性等.在完成整个生产线布局后,车间拥有直行及
航空发动机钛合金叶片服役损坏后较难修复,采用激光沉积技术对钛合金叶片进行深度修复具有重要意义.试验通过选取合理的激光沉积参数,对修复试样进行力学性能测试.结果表明,修复后的钛合金叶片室温拉伸性能、高周疲劳性能均与同批次锻件水平相当,且修复后叶片变形量为0.13～0.37 mm,满足设计要求.
将激光封焊的方法用于弹载高密度T/R组件,在对激光封焊时能量进行描述时,可以基于有限元仿真的手段确定其分布情况,并使用封焊试验处理T/R组件.构建硅铝材料的激光封焊有限元模型,并对其温度场和应力场进行计算.采用脉冲激光焊,可有效控制焊接线能量.在焊接中心处具有较小的焊接应力.高硅铝合金封装盒体的焊接热应力随着距焊缝中心距离的增加而显著提高,壳体在焊接过程中的最高应力出现在焊缝附近壳体一侧,与壳体材料屈服强度相比,其最高热应力要保持较低值.焊接峰值功率为2.51 kW时,增大脉宽对提高气密性的作用不明显;在
直角内圆锥面全反射镜激光谐振腔由于其特殊的结构,从而具有较好的抗失调特性.选择高功率横流CO2激光器作为数值模拟的模型,采用Fox-Li迭代法对此种谐振腔的输出光束模式进行了分析.当光束在直角内圆锥面全反射镜处发生翻转时,进行了简化计算.由于直角内圆锥面全反射镜会干扰光束的偏振态,所以采用一种矢量分析的方式对输出光束的模式进行了分析.研究发现当选取P光和S光的反射率相差超过3％时,此种谐振腔可得到偏振纯度为1的径向偏振光或角向偏振光.
为提高一维位置敏感器PSD激光微位移测量的精度和稳定性,设计位移测量试验系统.系统采用PSD作为位移检测传感器,使用OPA211低噪运算放大器设计电流转电压(Ⅰ/Ⅴ)信号调理电路,以单片机STM32F103为控制器,控制步进电机滑台移动激光光源,采用ADS1256采集位移信号,实现自动位移及位移测量系统.试验测量结果表明,该系统在0～14 mm范围内具有较好的线性,位移测量误差小,测量误差不超过±20 μm.
基于Ansys Workbench软件平台,采用热弹塑性有限元法对304不锈钢激光电弧复合焊接试验进行数值模拟,数值计算得到的残余应力及热变形结果与焊接工艺试验结果吻合.分析不同激光功率下温度场与结构场的变化,研究激光功率对复合焊接热变形及残余应力的影响.结果表明:激光功率对复合焊接的最大变形量以及残余应力峰值有影响,激光功率越大,304不锈钢最大变形量以及残余应力峰值越大.由于激光热源的能量输入比较集中,激光功率对热变形及残余应力的分布状态影响不明显.
研究基于经验工艺参数得到的激光立体成形TC21钛合金沉积态试样中原始β晶粒形貌及其织构特征,分析了激光立体成形工艺在高性能金属材料加工中的应用.结果表明:激光立体成形TC21钛合金宏观组织属于典型外延生长柱状β晶粒,纤维织构特征比较明显;在沿沉积高度方向上,α相尺寸、形貌、体积分数等有显著不均匀性存在,表明TC21钛合金中α相析出对成形过程热历史更敏感.在β相向α相转变时,有变体选择现象发生.在不加干预时,沉积试样位置不同,则热历史不同.因沉积试样底部温度较低,冷却速度较快,试样温度升高时,α\'相分
同轴送粉激光熔覆是一种在材料表面制备冶金结合涂层,用于提高表面性能的技术.为使粉末流与平顶激光较好地耦合,提高粉末利用率,保证粉末汇聚均匀,利用仿真软件、高速相机和图像处理软件,建立了激光熔覆工艺参数与粉末流在激光聚焦光斑上汇聚质量的关系.利用流体分析软件模拟并结合试验,设计较好的送粉工艺,提高粉末利用率,改善熔覆成形质量.通过三维建模和软件分析,研究了工艺参数对同轴送粉光粉耦合效应的影响,当粉末盘转速为1.2 r/min、载气流速为4 L/min时,粉末流与激光束的耦合形态最佳、粉末流利用率高、收敛特性
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