【摘 要】
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随着星载嵌入式计算机向高性能、高集成、小型化方向发展,系统内热流密度急剧增加,常规星上散热设计已无法满足系统对高效散热的迫切需求.文中以某星上数据处理机热设计需求为例,提出了以石墨散热片为主的全路径高效热传导方法,并开展了整机热仿真分析和试验测试.仿真分析和试验结果均表明热设计满足要求.为进一步验证石墨散热片对导热性能的提升程度,对粘贴石墨散热片和采用常规金属两种散热方法进行了模拟仿真和对比.结果表明,与采用常规金属散热相比,在热源集中的计算模块框架上贴石墨散热片,可使数字信号处理(Digital Sig
【机 构】
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中国航天科技集团有限公司九院七七一研究所,陕西西安710119
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随着星载嵌入式计算机向高性能、高集成、小型化方向发展,系统内热流密度急剧增加,常规星上散热设计已无法满足系统对高效散热的迫切需求.文中以某星上数据处理机热设计需求为例,提出了以石墨散热片为主的全路径高效热传导方法,并开展了整机热仿真分析和试验测试.仿真分析和试验结果均表明热设计满足要求.为进一步验证石墨散热片对导热性能的提升程度,对粘贴石墨散热片和采用常规金属两种散热方法进行了模拟仿真和对比.结果表明,与采用常规金属散热相比,在热源集中的计算模块框架上贴石墨散热片,可使数字信号处理(Digital Signal Processor,DSP)芯片的节温低4?C左右.该结论可为后续以传导为主的星上高性能计算机热设计提供参考.
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为消除干涉幅值对分布光纤振动传感系统在相位解调时的影响,提出了一种基于改进型相位生成载波(PGC)调制解调技术的Michelson干涉仪型光纤振动传感解调系统.其首先对Michelson干涉仪光纤振动传感系统的参考光纤上施加一定幅值和频率的高频载波信号,完成对待测振动信号的高频调制.而后通过零次谐波、一次谐波载频信号和低通滤波器还原出含有待测振动信号的正弦项和余弦项.最后通过对正弦项和余弦项的适当变换并相除解调出不含有干涉幅值的待测信号项.通过仿真与实验分析,提出的改进型PGC解调方案可以有效消除干涉幅值
为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统MUSIC算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统MUSIC算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定DOA估计值.仿真和实验结果表明,优化后的MUSIC算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°.
机载热成像检测太阳能光伏板表面时,热斑的产生存在不确定性,为解决上述问题,分析热斑产生的机理,构建阴影遮挡下的光伏板等效电路模型,得到局部阴影条件下的光伏板表面发热量与输出电流的数学表达式,经MATLAB/Simulink仿真及温度实测验证.搭建无人机热斑模拟检测平台,改变输入电流及检测高度得到光伏板表面热成像图,建立表征不同温度下的像素统计值的分段函数,采用K均值聚类算法搭建特征值数据库,用于后续故障光伏板的定位.实验结果表明,该方法具有电流对光伏板表面温度的可控性且采用分段函数-K均值聚类混合算法构建
为了实现膝关节声发射信号的动态分析和模式识别,以膝关节在坐-立-坐运动的不同阶段产生的声发射信号为研究对象,进行主成分分析、差异性检验和基于支持向量机的分类测试.声发射特征参数经过线性变化提取为2个主成分;对膝关节在两个运动阶段产生的声发射信号进行差异性检验,渐进显著性健康组主成分F1＜0.05、主成分F2＞0.05,对照组均小于0.05;支持向量机对膝关节声发射信号的分类准确率达到了97.9％.结果 表明,主成分分析的方法能够对膝关节声发射信号成功降维,对降维后的信号进行差异性检验和诊断识别发现患病膝关
针对陀螺仪存在低频噪声和漂移误差导致姿态测量精度下降的问题,提出采用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)算法融合陀螺仪、加速度计解算姿态角.首先运用EWT算法对陀螺仪采集的数据进行频谱分割,得到信号的模态分量;其次采用小波自适应软阈值去噪的方法对信号进行降噪处理并重构信号,得到处理后的陀螺仪数据;然后根据PID互补滤波方法,利用加速度计的数据实现对陀螺仪数据的修正;最后利用校正后的陀螺仪数据,结合龙格库塔法解算四元数,从而通过四元数获得精确的姿态角.实验结果表明,
针对模拟雷达低成本的设计需求,在天线设计时采用基础框架与相控阵阵面相结合的复合天线结构,用较少单元的相控阵阵面模拟真实雷达的相控阵阵面.相控阵阵面采用喇叭空馈.这种馈电形式为封闭式,因而能量漏失小,馈电效率高.阵面的输入单元和辐射单元采用开口波导.该波导结构简单,加工成本低.它们通过轴向阶梯面与移相器连接,连接处不会产生电磁波泄漏和空间耦合.文中还建立了天线的有限元模型,进行静力分析,得到了天线在各工况下的应力云图和变形云图.结果表明,天线结构在各种工况下均能满足设计指标要求.
为了让大尺寸相控阵雷达天线阵面在装配过程中可以实时变换姿态,以达到高效装配的目的,文中设计了一种自动调姿设备,在天线阵面的长度方向与其两端进行连接,通过自动调姿设备旋转轴的转动实现天线阵面的姿态变换.为了满足调姿设备两端旋转轴线的高精度同轴度要求,建立测量基准,采用柔性三坐标仪器标校测量基准与旋转轴线的位置关系,采用激光跟踪仪测量基准的方法,高效指导了自动调姿设备的安装调整,有效保证了两端旋转轴线同轴度的高精度要求.
文中设计了一种小型化高频段的双极化喇叭天线,详细介绍了具体的结构设计方法,充分考虑了加工装配环节对天线性能的影响,完成了理论设计和实物加工.通过暗室实测天线辐射单元的方向图、驻波比、增益等重要电性能指标,发现双极化均能较好满足X～Ku频段7 GHz的超宽带工作要求.对测试结果和电磁软件仿真结果进行对比,验证了结构设计对保证电性能的有效性,同时分析了性能差异项的具体原因,并提出了优化方案.该设计为类似小型化复杂天线的结构设计提供了参考.
在航天领域,星上载荷的质量直接影响整星的发射成本.为了降低星上天线的质量,文中以某卫星测控天线支架为研究对象,在满足天线电性能和力学性能的前提下,采用传统方法和拓扑优化分别对支架进行改进设计,然后利用有限元分析软件Workbench对天线进行仿真分析,得到模态响应曲线和正弦振动应力云图,并对比分析仿真结果,获得支架的最优结构设计方案.该支架通过拓扑优化设计并采用增材制造(3D打印)技术加工,不仅满足各项性能指标要求,而且其质量降低了20.3％,加工时间也缩短了近60％.
低熔点金属相变材料在高性能芯片热控领域有着重要的应用价值.文中以典型的低熔点金属相变材料铋铟锡共晶合金Bi31.6In48.8Sn19.6(E-BiInSn,熔点为60.2?C)为例,基于完全熔化临界时刻的准稳态热阻模型,对均匀热流密度边界条件下低熔点金属相变热沉热控性能进行了分析和优化.针对热功率为50 W、持续时间为50 s的单次热脉冲情形,分析了翅片个数和翅片厚度等关键几何参数以及热沉结构材料和相变材料热导率等关键热物性参数对热沉性能的影响规律,得到了相应的优化参数推荐值和热控性能预测图表.相关研究