基于有限元分析的静电探测器电极设计

根据静电理论,研究了利用旋叶式三维静电探测器对空中目标进行测向的方法.根据三维静电探测器测得的三路信号可实时给出目标方位角和俯仰角.分析了感应电极叶片数量与感应电流幅值之间的关系,应用有限元分析软件ANSYS对静电探测器电极结构进行了设计仿真计算,对不同叶片数的探测电极的感应电荷变化量进行仿真,分析了边缘效应的影响.根据计算结果给出了静电探测器电极的优化设计参数,为旋叶式三维静电探测器电极设计提供基础和指导.     

感应式静电引信探测技术

目的　研究直接检测探测电极的感应电荷获得静电目标信息的静电近炸引信探测技术; 方法　采用短路轴向探测电极感应引信接近静电目标过程中电荷量的变化,并采用电荷放大器检测信号; 利用静电学的基本原理,对其进行了理论推导; 结果　得出探测方程和定距公式,以及增大探测灵敏度的设计准则; 阐述了在该种电极设置下对检测电路的要求以及环境变化对检测结果稳定性的影响; 结论　感应式静电引信探测技术适用于静电目标探测且探测距离远、不受非带电物体的干扰;     

攻顶装甲目标的交流毫米波引信目标识别及定位

对交流毫米波引信的目标识别与定位方法进行研究.分析了毫米波引信探测金属目标的机理;在对装甲目标进行试验测试的基础上,研究了坦克装甲目标与干扰的毫米波信号差异;根据目标特性,提出了综合判别时域内目标信号幅度、宽度及目标外形尺寸的识别方法;在目标识别的基础上,通过对目标顶甲尺寸、系统延迟时间等因素的综合考虑,合理设计探测器前倾方案,实现对目标的定位.     

基于平面圆阵的被动式静电探测系统阵列优化

对于采用平面圆阵布设的被动式地面静电探测系统,根据误差理论分析结果研究了其阵列参数,即探测阵列半径、探测阵列的阵元个数以及探测器电极尺寸对探测阵列目标定位精度的影响;探讨了被动式地面静电探测系统平面圆阵阵列参数的优化方法. 利用均匀设计法对阵列参数进行优化,其回归和方差分析的结果表明:在一定条件下,探测阵列半径为300 m,探测阵列圆周上的阵元个数为44,探测器电极半径为1.4 m时,系统定位精度最高.     

平面分层介质静电探测技术研究

把平面介质和点电荷目标作为一个整体系统,利用镜像法研究了平面分层介质对点电荷目标静电场的影响,推算出像电荷在系统中的位置表达式,并根据两种介质中像电荷的电量公式推算出三层介质中像电荷的电量计算表达式.建立了平面介质被动式静电探测系统的物理模型,给出探测电极所在空间电场强度的计算公式.采用"旋转电极"的方法和静电感应原理进行目标探测,确定被动式静电探测器的探测方程,并使用静电计和仿真模型进行了试验,证明了该静电探测技术的可行性.     

被动式球形电极地面静电探测系统模型

研究探测电极和大地介质对目标静电场的影响.将空中静电目标、探测电极和大地作为一个整体系统,利用镜像法建立了空中静电目标的被动式球形电极地面探测系统模型.理论分析及仿真计算得出探测电极低架设有益于提高电极输出信号的结论.由于探测系统模型是迭代的运算式,为便于实际应用,推导出探测系统的简化模型,为后续的对空中静电目标进行定位奠定了基础.经计算分析,简化的系统模型和原探测系统模型非常吻合.     

单晶体多电极读出高纯锗探测器76Ge的0νββ甄别研究

⁷⁶Ge的无中微子双贝塔(0νββ)衰变探测实验中本底抑制十分关键,单电子(本底事例)和双电子(0νββ事例)事例甄别因其信号特征区分度极小而十分具有挑战性.本文针对单晶体多电极读出的高纯锗探测器建立了波形模拟研究方法,对双面交叉条型多电极高纯锗探测器的位置分辨能力进行了研究.同时通过搭建light GBM模型,对多电极高纯锗探测器各个电极所收集的模拟波形进行分类训练.结果表明,该结构的多电极高纯锗探测器在电极分布方向具有良好的位置敏感特性,同时可以通过两端电极过中时间差确定粒子作用深度.基于所搭建的light GBM模型对0νββ双电子事例的识别效果为68.4%.经验证,所训练light GBM模型在保证0νββ信号事例没有被明显抑制的基础上,对本底中68Ge和60Co抑制效果相对显著,甄别前后分别可以被抑制3.33倍和2.66倍.结果表明,单晶体多电极读出的高纯锗探测器对于⁷⁶Ge的0νββ衰变探测的应用具备可行性,为将来在中国锦屏地下实验室对⁷⁶Ge的0νββ衰变实现event-by-event搜寻提供了重要参考.     

双人体耦合心电场被动式人体静电探测器中的电旋转效应分析

 静电探测器是通过检测目标的静电场而获得目标信息的探测器,利用静电场原理对目标进行探测的人体探测器是人体探测技术的重要应用。本文重点讨论利用介电泳技术对双人体耦合心电场的探测问题,并对电旋转检测效应进行分析与仿真。首先阐述了电旋转效应原理;其次分析了双人体耦合心电场特性及该电场中弧形四项检测电极的电场,并计算与之对应的介电泳力与转矩;最后利用有限元方法对检测电场及介电泳力进行建模与仿真。仿真结果清晰展示了3种特殊角度下的电旋转效应,与理论分析相一致。     

步兵作战仿真中的榴弹毁伤模型研究

榴弹是步兵作战中造成目标毁伤的主要弹药,步兵作战仿真系统中榴弹毁伤模型的准确性将直接影响到仿真结果的准确性和可信性.根据榴弹引信的差别,分别建立了碰爆榴弹和空爆榴弹对人员目标的毁伤概率模型,并给出了基于随机数抽取的毁伤仿真方法,并通过仿真实例证明了这两种模型的可行性.     

TPC气体探测器研究

开展时间投影室（TPC）气体探测器的研制工作：1）设计了探测器漂移区场笼结构,通过设计与优化印刷电路板等梯度势电极的精确位置构建,获得了均匀的电场分布;2）探测器雪崩放大区通过构建3层细丝电极实现;3）探讨了多层多根细丝电极的电场分布计算、电极焊接安装工艺、电极细丝张力维持、探测器不同工作状态转换等工艺技术;4）采用DPC电阻阵列法对探测器的信号读出部分进行简化,实现20路×20路接收电极输出简化为4路输出,并进行了位置刻度试验;5）利用研制的探测器开展了宇宙射线入射信号的测量,获得了真实有效的输出波形,测量波形结果与模拟结果基本一致,并取得了电离事件的有效二维位置分布.本工作可为类似TPC探测器的研制及试验提供经验积累和技术借鉴.     

静电传感器微弱信号检测电路的研究

为解决静电传感器用于稀相气固两相流参数测量时信号微弱难以检测的问题,深入研究了静电传感器的基本原理和信号特点,设计了一种实用的高精度微弱信号检测电路.结果表明,该电路具有很高的分辨率、极低的温漂、较强的抗杂散电容干扰和外电场干扰能力,能够满足气固两相流参数测量的要求.     

磁流变液引信延期解除保险机构特性分析

针对准流体延期解除保险机构存在的缺陷,该文依据流体力学基本公式、磁流变液相关特性及引信环境参数,在合理假设基础上,建立了引信离心式磁流变液延期解除保险机构延期时间模型,推导出延期时间公式;利用磁导法进行了磁路设计,采用电磁场分析软件Ansoft对所设计的磁路进行数值仿真,通过仿真验证了在此磁路中磁流变液的平时安全性以及工作时泄流可靠性.通过综合分析,提出了一种使用磁流变液替代准流体的新型延期解除保险机构,该机构具有在中大口径引信中推广应用的价值.     

线阵扫描式激光成像探测系统建模与仿真

以激光成像引信为应用背景,在分析线阵扫描成像探测机理的基础上,建立了激光分束发射脉冲、线阵探测元接收回波信号及其检测算法、目标反射特性和大气传输效应模型,给出了固定成像视窗线阵扫描成像仿真方法.通过设置弹目交会以及各模型参数,以坦克目标为例进行了系统成像仿真.结果表明,仿真系统能够对线阵扫描成像方式进行有效模拟,生成目标的距离和强度激光仿真图像,并对影响成像效果的因素进行分析.     

基于AD9059的毫米波主被动复合探测器信号处理系统设计

针对毫米波主被动复合探测器主被动信号的差异问题,鉴于传统双AD芯片分别采样主被动信号,电路设计复杂,提出一种使用单一AD芯片的信号处理系统设计方法。使用AD9059采样主被动信号,并以TMS320VC5410为核心进行信号处理,实现对目标的测距和识别。该系统不仅设计简单,还具有干扰小、稳定性好、易小型化等优点。目标探测实验表明,该设计能够满足探测器的指标要求,能够很好的完成距离测量和目标识别等探测任务。     

目标动态引爆信号的静态检测

目标动态引爆信号是研究提高引信抗干扰能力和引战配合效率的重要依据。这一信号除与目标特性和引信的探测特性有关外,还与弹目交会条件和姿态有关。本文研究并揭示了这种信号的空间特性与时间特性的关系,证明了用静态检测方法来获取这一信号的原理。还给出了这种理论在电容近炸引信研制中得到靶试结果证实的实例。     

炮口感应装定引信电路低功耗设计

在分析炮口感应装定电子时间引信工作原理的基础上,结合炮口感应装定引信电路的工作特点,应用单片机对引信电路进行低功耗设计.采用低压供电、间断供电、独立高低频时钟在线切换,以及软件设计技术等方法来降低引信电路的总功耗.根据引信电路各模块的工作电流、电压及工作时间,估算整个系统的总功耗.结果证明该文方法满足引信电路的功耗设计要求.     

一种有向性静电探测单元的研究

普通静电探测极板是全向接收的,任何方向的静电目标都会对其产生影响.为了避免其它电场的干扰并使探测极板具有一定的方向性,引入了接地屏蔽的方案,使实现对静电体目标局部静电信息的探测成为可能.通过理论分析、有限元仿真以及试验研究,证明了该方案的可行性,为后期根据带电目标的形状大小和带电量等实际情况进行探测单元的敷设提供了理论依据.     

空中静电目标特性分析

研究了空中运动目标在飞行过程中的起电、放电机理和带电特性.通过理论分析和仿真计算,研究了对于被动式地面静电探测系统,将空中目标的电场近似地作为静电场进行探测和将空中带电目标近似为点目标的条件.结果表明,对于被动式地面静电探测系统而言,探测距离在10km范围以内,可将目标的电场当作静电场进行测量;当空中目标与探测器距离大于目标尺寸3～6倍以上时,可将目标视为点目标.提供了被动式地面静电探测系统的应用前提.