低折射率含氟丙烯酸树脂光致聚合物成膜剂

科技处

-/新材料

全息记录材料使用光致聚合物,其实质是在激光照射基础上发生的聚合反应。当两束激光干涉加强时,形成明暗相间的条纹,亮区光引发聚合反应使单体的浓度迅速下降。不过相邻的暗区,几乎不发生聚合反应,留下浓度较高的单体。由于浓度梯度差使得单体从浓度较低的暗区向相邻的浓度较低的亮区扩散迁移,进而在亮区生成光引发聚合物,而暗区则主要是非反应物,如成膜树脂等。如果光聚物和非反应物的折射率有差别,则可形成折射率的空间调制,当这种差别越大时,其折射率的空间调制就会越大。因此,在此基础上,要增加光引发单体和成膜树脂为基础的光致聚合物空间调制,一方面要加快单体在全息记录材料内部的迁移和聚合反应,另一方面要加大光引发后聚合物和成膜树脂的折射率差,进而使得制出的全息记录材料的折射率调制度和衍射效率都有大幅度的提高。目前市场上高折射率的单体已应用很广泛,但低折射率的成膜剂还很少,国内外对于低折射率成膜剂的研究不是很多,使得在上述领域里开发低折射率的薄膜成为迫切的需要,因此制备出一种低折射率的成膜剂对于光致聚合物具有重要的研究意义和广阔的应用前景。
本成果为解决现有技术中低折射率成膜剂应用中的不足,制备了一种低折射率含氟丙烯酸树脂光致聚合物成膜剂。

基于连续帧的导盲仪组合路径规划

科技处

-/电子信息

盲人由于先天或后天的生理原因而丧失了视觉,大部分盲人群体期望智能仪器能够帮助他们解决出行困难问题。近年来,国内外研制出的导盲仪种类繁多,如导盲机器人、智能手杖、穿戴式导盲设备等,其中穿戴式导盲设备凭借其更直观的感知方式、更方便的携带方式以及更好的用户体验已经成为现今导盲仪研究的主流方向。
在导盲仪的设计过程中,除了解决环境元素的探测与定位导航问题,对于如何在存在障碍物区域内找出一条安全快捷道路的研究也十分必要。现有的大多数导盲仪只具备单一的避障能力,不具备完整的路径规划功能,导盲仪的路径规划算法是当今导盲仪研发的重要技术发展方向。
路径规划问题的研究主要分为全局方法、局部方法以及组合方法三种。在实际应用中,导盲仪需要引导盲人沿着可行区域(盲道、无障碍道路等)行走一段较长距离、并到达目的地,故单独的全局方法和局部方法并不适用于导盲仪路径规划。组合路径规划结合了全局和局部方法的优点,能够在进行实时的局部规划的同时,到达全局目的地。然而,大多数组合路径规划算法直接将全局规划得到的粗略路径点作为局部规划的目标点,导致引导盲人的行走轨迹过于生硬,异于正常人行走规则,不符合人体工程学;另外,针对导盲仪的不同导盲需求,尚未有功能较为完整的导盲仪路径规划系统,故上述方法均并不适用于导盲仪路径规划。为克服现有方法在未知环境下的导盲仪实时路径规划中不适用的缺陷,本成果提供一种基于连续帧的导盲仪组合路径规划。

光纤光栅气压传感系统

科技处

-/电子信息

目前气象观测中,常用震动筒或电容膜盒传感器检测气压变化,包括飞行器中使用的气压式高度计,这些敏感元件(膜盒)仍是使用电子元件或者机械传动传感的方式。这很容易受到电磁干扰的影响,比如雷暴天气或大功率的电磁波收发装置,研制一种体积小巧且抗干扰能力强的气压表成为迫切需要。
光纤光栅是20世纪90年代发展起来的新型光电子器件,经过10多年的发展,光纤光栅的制作技术日趋成熟,系统应用不断拓展。由于光纤光栅的敏感变化参量为光的波长而不是光功率,与其他光纤传感器相比,它有许多独特的优势,例如:在一根光纤上可串接多个光栅传感器或在一根光纤上可以同时刻多个光栅,单独寻址;抗电磁干扰能力强;不受光源、传输线路损耗等因素所引起的对光强度变化的干扰;体积小,可以置于结构内;它的测量是绝对值,不需要校零;灵敏度高;抗潮湿、抗腐蚀能力强,可以在恶劣环境中长期使用。
光纤光栅测气压方面的研究较少,如利用边孔光栅的空气孔使光纤光栅发生应变,从而引起反射波长变化,从而计算出周围的气压。但是其结构复杂,用光纤光栅传感横向应变,灵敏度低,并没有从工程应用上进行整体传感系统的设计与软硬件的实现。还有利用光纤弯曲传感单元敏感真空膜盒的形变,光纤弯曲程度的改变会导致光纤中光功率的改变。这种方法属于光强调制,相比光波长调制的方法精度较低,抗震性能较差。
该项目克服已有的技术局限,将光纤光栅传感器引入气压测量领域,提供了一种匹配型光纤布拉格光栅大气压强传感系统的方案。其技术方案为:一种光纤光栅气压传感系统,该系统包括两部分:传感部分和解调部分;所述的传感部分包括敏感大气压力的真空膜盒和敏感真空膜盒的膜盒形变量的光纤光栅应变传感器,光纤光栅应变传感器通过用胶直接粘贴或通过悬臂梁传动的方式与真空膜盒连接,该传感部分输入量为大气压力,大气压力的改变引起真空膜盒的变形,这种变形对光纤光栅应变传感器进行波长调制;所述的解调部分包括可调谐滤波器、光电探测器和信号分析与处理模块,可调谐滤波器用扫描滤波的方式对光纤光栅应变传感器输出的经过波长调制的光信号进行滤波,经可调谐滤波器滤波的光信号进入光电探测器,可调谐滤波器的扫描电压与光电探测器输出的电信号进入信号分析与处理模块分析处理得到大气压力。

基于MEMS的板式微惯性测量系统

科技处

-/电子信息

随着基于MEMS的微陀螺、微加速度计等微惯性测量器件的出现,微惯性测量系统已经逐渐深入到我们生活中。在生活中,司机可以根据微惯性测量系统来识别自己的位置和航向,防止迷路;车辆控制系统可以根据惯性测量系统提供的姿态、速度信息来判断车辆是否打滑,是否需要减速,保证行驶安全。惯性测量系统是一种不依赖任何外部信息,也不向外辐射能量的自主式导航系统,具有隐蔽性好,不易受外界干扰、数据更新率高、短期精度高和稳定性好等优点。现有的惯性测量系统采用的是机械结构的惯性器件,往往体积巨大,陀螺仪的内部转子往往采用机械支撑,抗冲击能力差,使用寿命短;而且机械加工精度相当高,造成成本居高不下,很难广泛应用于民用领域。
在惯性测量系统的结构方面,现有的惯性测量系统往往采用"六面体"或"T型"结构,这两种结构都是立体结构,不便于电路连接和安装,因此可靠性差。在立体结构中,三只加速度计的摆放受立体结构尺寸的影响,摆放不如板式结构紧凑,这就造成载体机动时加速度计会产生一个较大的额外误差输出,影响导航的精度(即尺寸效应)。而本系统中由于采用板式结构,所有电路都在信号板上设计,提高了电路的可靠性,降低电路中引入的噪声;三只加速度计平放在信号板上,它们之间距离可以设计的尽量短,最大限度地减小尺寸效应带来的影响。
该项目针对现有惯性测量系统体积大、功耗高、价钱昂贵等不足,提供了一种低成本、小体积、重量轻、功耗低的微惯性测量系统。其技术解决方案为:一种基于MEMS的板式微惯性测量系统由板式结构体、信号板、陀螺模块组成,板式结构体主要由平面板、定位销以及凸台构成,平面板主要起支撑作用,定位销主要用于给信号板和陀螺模块提供定位基准,凸台主要给系统提供基准便于系统安装和测试实验;信号板包含了加速度计模块、信号采集处理模块、数据处理模块和通讯模块。信号板通过螺栓按照定位销确定的方位固定在平面板上,保证信号板四边分别与平面板四边平行,三只加速度计焊接在信号板上,加速度计位置尽量保证紧凑,最大限度减小尺寸效应。陀螺模块包括三只MEMS陀螺,陀螺模块通过定位销精确固定在平面板上,保证敏感轴在空间保持正交。由于所有的惯性器件都安装在一个平面内,所以可以摆放的更加紧凑,可以最大程度上减小尺寸效应带来的误差。

基于双目立体视觉的车辆后方防撞安全预警装置

科技处

-/电子信息

提高交通安全和效率一直是汽车行业关注的热点问题。防止车辆追尾和并道碰撞事故一直是车辆后方防撞安全预警装置的重点工作任务。目前该类装置普遍采用雷达、激光或红外线探测作为车辆后方防撞的传感器,通过检测车辆的相对速度、加速度、距离对追尾和并道的危险性进行预警。
然而采用该类主动型传感器的车辆后方防撞安全预警装置无法区别车辆与其他障碍物(路障、道路栏杆、绿化带等),故而误报警率高;该类装置当车辆行驶在弯道、车道宽度变化路段或车辆不居中行驶等情况下,往往不能有效进行并道安全和防追尾预警;该类装置一般不能同时对车辆后方多个目标车辆进行实时监测,故而防撞预警能力有限;该类装置在并道安全预警时,一般仅将并入车道某预设范围是否有车作为报警的唯一依据,并未考虑车辆间相对车速、加速度和位置关系,因此是以牺牲交通通行效率来获得并道安全预警,且不能有效减少驾驶员的驾驶强度;该类装置在防追尾预警时,仅根据车辆间相对距离、加速度或速度等门限值来判断报警,没有针对不同行驶工况计算最佳安全车距,因而交通通行效率低,误报警率高,显然有待改进。
该项目通过双目立体视觉技术实现车辆防追尾和并道防撞预警,该预警装置通过车速传感器测得本车的车速,同时通过双目立体摄像机采集本车后方车辆(包括本车道车辆和相邻车道跟驰车辆)的状态信息和车道线信息,经过进一步处理获得后方车辆相对本车的距离、速度和位置,并结合车辆运动学模型的安全距离模型实时对车辆后方安全状况进行监控,分别以防追尾和并道预警信号灯,警示后车驾驶者保持安全车距和本车驾驶者注意并道安全。
该装置由5部分组成;车速传感器选用磁电式车速传感器,图像采集模块包括有镜头R、镜头L、COMS图像传感器R、COMS图像传感器L和支架;图像采集模块安装在车厢内的车顶后方;预警模块包括预警信号灯驱动模块、防追尾预警信号灯和并道预警信号灯;控制器模块包括有实时数字信号处理器、数据存储器、程序存储器、电源和外围通信电路;车速传感器将检测出的信号Vf和T传递给控制器模块;图像采集模块将采集的信号图像IR和IL传递给控制器模块;控制器模块处理所述信号Vf、T、IR和IL后产生预警灯控制信号I,并通过防追尾预警信号灯和并道预警信号灯分别向后车驾驶员和本车驾驶员发布防撞预警信息。

新型高硬度镍钛基合金

科技处

-/新材料

在航空、航天、机械、石油、化工、电力、海洋等装备制造业中,存在大量耐摩擦磨损的金属机械零部件,比如轴承或齿轮等。这些金属零部件需要具有高硬度、高强度、耐摩擦磨损性能,以及优良的耐腐蚀性能等。现有高硬度轴承及齿轮材料多采用高弹模、硬质合金以提高其耐磨性及延长使用寿命,如常用的GCr15、M50钢等。然而高弹模、硬质合金在负载情况下,可恢复应变通常小于1%,一旦轴承服役瞬态局部点遭遇过载冲击,轴承在循环高接触压力下易发生破坏性的布氏压痕、表面疲劳剥落等状况,引起轴承及齿轮失效。
研究发现,低弹模、高硬度材质比传统高硬度、高弹模材料具有更高的耐过载损伤及更长的磨损寿命。高硬度镍钛基合金是一种富Ni的合金(Ni>52at%),具有高硬度、低弹模特性。目前制约高硬度镍钛基合金应用的因素是其存在热处理淬裂,及服役过程组织退化导致硬度大幅度下降等问题。高硬度镍钛基合金的主要强化相为Ni4Ti3相,但随着时效温度升高和时效时间延长,亚稳的Ni4Ti3相会发生长大分解为Ni3Ti2相和Ni3Ti相,从而合金硬度下降。因而高硬度镍钛基合金目前的最高使用温度为400℃,这也限制了其在工业中的应用。因此,虽然高硬度镍钛基合金具有较大的成为优秀轴承材料的潜力,但目前还需要进一步改善其性能。针对上述问题,本成果开发一种新型高硬度镍钛基合金。

共 1685 条 前往




工作日 9:00 —17:30

客服电话:

公众号

科创海

微信扫一扫,关注我们哦~

回顶部