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第二届高分辨率对地观测学术年会

作者：宋光磊曹良才张春红陈思思中国空间技术研究院513所北京研发中心北京 100086 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

本文针对高分辨率对地观测卫星对星上数据存储能力的新要求,面对固态存储器成本极高、传统光盘存储容量和速率已接近其物理极限的现状,研究了在星载存储领域具有广阔应用前景的大容量高速体全息光存储技术.提出了星载低成本大容量体全... 详细信息

本文针对高分辨率对地观测卫星对星上数据存储能力的新要求,面对固态存储器成本极高、传统光盘存储容量和速率已接近其物理极限的现状,研究了在星载存储领域具有广阔应用前景的大容量高速体全息光存储技术.提出了星载低成本大容量体全息光存储系统总体设计方案.给出了系统各组成部分及功能.分析了星载体全息光存储系统的低成本优势.研究了体全息光存储技术在星上的广阔应用前景.本文所作研究有助于中国高分辨率对地观测卫星数据存储能力的提高.

关键词：高分辨率对地观测卫星全息光存储系统系统设计成本大容量体

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利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法

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物理学报 2012年第10期61卷 88-92页

作者：张继涛吴学健李岩尉昊赟清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法.通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方... 详细信息

提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法.通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方案可消除合成波长误差对台阶高度测量不确定度的影响.采用一台可调谐半导体激光器和光频梳进行了5000 s的连续锁定实验,结果表明,锁定后的可调谐半导体激光器的频率稳定度达1.8×10^(-12).该方法的理论测量不确定度约为7.9 nm,且测量结果可溯源至时间频率基准.

关键词：台阶高度光频梳可调谐半导体激光器合成波长

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一种基于天体运动学的星敏感器精度测量方法

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清华大学学报（自然科学版） 2012年第4期52卷 430-435页

作者：孙婷邢飞尤政清华大学精密仪器与机械学系北京100084 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

星敏感器是目前应用在航天飞行器中精度最高的姿态测量器件,因此其精度的标定显得尤为重要。该文提出了一种基于天体运动学规律的星敏感器精度测量方法,利用地球自转的精密性,将星敏感器与地球固连,对天顶邻域拍摄星图。同时将存储在星... 详细信息

星敏感器是目前应用在航天飞行器中精度最高的姿态测量器件,因此其精度的标定显得尤为重要。该文提出了一种基于天体运动学规律的星敏感器精度测量方法,利用地球自转的精密性,将星敏感器与地球固连,对天顶邻域拍摄星图。同时将存储在星敏感器内的导航星表由J2000.0坐标系在考虑恒星自行、岁差、章动及地球自转影响后变换到地固坐标系,经过星点提取、星图识别和姿态解算,得到星敏感器俯仰、偏航和滚转三轴在地固坐标系中的变化,根据统计规律得出星敏感器的指向精度和滚转精度。该测量方法方便易实施,可以避免传统测试方法操作复杂、需要精密转台和星模拟器的困扰,测量精度满足星敏感器要求,具有准确性和真实性。

关键词：星敏感器精度地球自转坐标系变换

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能量天平动圈位移的激光干涉测量研究

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光电子．激光 2012年第4期23卷 740-744页

作者：张丽琼李岩清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为精确测量普朗克常数h,实现能量天平法建立量子质量基准,提出了三轴双频激光外差干涉和折叠式Fabry-Perot(F-P)干涉绝对距离测量相结合的激光干涉测量方法,用于精密测量和定位能量天平装置中沿竖直方向在均匀磁场中运动的互感线圈位移... 详细信息

为精确测量普朗克常数h,实现能量天平法建立量子质量基准,提出了三轴双频激光外差干涉和折叠式Fabry-Perot(F-P)干涉绝对距离测量相结合的激光干涉测量方法,用于精密测量和定位能量天平装置中沿竖直方向在均匀磁场中运动的互感线圈位移。用三轴双频激光外差干涉精密测量运动线圈的质心位移和姿态,位移测量不确定度为10nm;进而将F-P腔干涉绝对距离测量与外差干涉测量结果进行比对和校准。仿真表明,采用本文方法,当位移测量范围约为30mm时,测量分辨率优于1nm。将该方法运用于真空中线圈位移测量,相对测量不确定度优于1.0×10-9。

关键词：运动线圈外差干涉绝对距离折叠Fabry-Perot(F-P)腔

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无源谐振器在电涡流位移传感器中的谐振增强效应

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清华大学学报（自然科学版） 2012年第11期52卷 1607-1610页

作者：刘存跃董永贵清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

在两只同轴电磁耦合线圈之间插入一只无源谐振线圈,可利用谐振耦合显著提高能量传输效率。为探索这种谐振增强效应在传感器领域的应用可能性,制作了一只与测量电路无任何引线连接的、由电感线圈及电容串联组成的无源LC谐振器,放置于电... 详细信息

在两只同轴电磁耦合线圈之间插入一只无源谐振线圈,可利用谐振耦合显著提高能量传输效率。为探索这种谐振增强效应在传感器领域的应用可能性,制作了一只与测量电路无任何引线连接的、由电感线圈及电容串联组成的无源LC谐振器,放置于电涡流位移传感器探测线圈与金属目标靶间的测量通道中。实验结果表明:当传感器工作在该谐振器的谐振频率点附近时,有效探测距离和灵敏度会得到显著增强。进一步针对发射-接收式双线圈位移检测系统进行了实验,结果同样证实了无源LC谐振器介入后的谐振增强作用。该结论对于其他带有电感耦合线圈的传感系统同样具有参考价值。

关键词：传感线圈谐振耦合电涡流位移传感器电磁感应

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基于飞秒光频梳的双频He-Ne激光器频率测量

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物理学报 2012年第18期61卷 89-93页

作者：吴学健尉昊赟朱敏昊张继涛李岩清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

利用光纤飞秒光频梳和外腔可调谐半导体激光器,建立了一套双频He-Ne激光器频率测量系统.选用铷钟作为系统的频率基准,通过将外腔半导体激光锁定至光频梳使得其频率溯源至铷钟,再利用外腔可调谐半导体激光与双频He-Ne激光器输出的正交偏... 详细信息

利用光纤飞秒光频梳和外腔可调谐半导体激光器,建立了一套双频He-Ne激光器频率测量系统.选用铷钟作为系统的频率基准,通过将外腔半导体激光锁定至光频梳使得其频率溯源至铷钟,再利用外腔可调谐半导体激光与双频He-Ne激光器输出的正交偏振激光拍频,同时测量两路正交偏振激光频率.将可调谐半导体激光器锁定至光频梳第1894449个梳齿,其绝对频率为473612190000.0±2.7 kHz,相对不确定度为5.7×10^(-12).对商品双频He-Ne激光器进行频率测量实验,双频He-Ne激光器水平方向偏振激光频率均值为473612229934 kHz,竖直方向偏振激光频率均值为473612232111 kHz,平均时间为1024 s的相对Allan标准差为5.2×10^(-11),频差均值为2.177 MHz,标准偏差为2 kHz.

关键词：测量,激光频率,光频梳,双频激光

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基于氧化钌微电极的MEMS微型超级电容器的设计与制作

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高技术通讯 2012年第4期22卷 436-440页

作者：周扬王晓峰精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器与机械学系北京100084

基于感应耦合等离子刻蚀等工艺设计制作了一种具有双腔室结构的微型氧化钌超级电容器，在其腔室微结构中基于电化学沉积方法制备了氧化钌微电极功能薄膜。直流充放电测试结果表明，该微型超级电容器的比容量达到0．012F·cm^-2，储... 详细信息

基于感应耦合等离子刻蚀等工艺设计制作了一种具有双腔室结构的微型氧化钌超级电容器，在其腔室微结构中基于电化学沉积方法制备了氧化钌微电极功能薄膜。直流充放电测试结果表明，该微型超级电容器的比容量达到0．012F·cm^-2，储能密度达到0．006J·cm^-2。进行了氧化钌／碳纳米管复合功能，薄膜微电极的性能研究，阻抗谱测试与伏安测试曲线表明，与氧化钌微电极功能薄膜相比，氧化钌／碳纳米管复合功能薄膜阻抗显著降低，容量明显提高，基于该复合功能薄膜的微型超级电容器的储能密度等关键性能指标可得到显著提高。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 微型超级电容器 RuO2 碳纳米管复合功能薄膜

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电容式加速度计系统的非线性分析及线性化控制

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中国惯性技术学报 2012年第6期20卷 734-738页

作者：范达刘云峰董景新清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

电容式静电力反馈加速度计只有在敏感质量工作于对称点位置附近微小范围内时,系统可以近似成为线性系统。但由于敏感表头的加工误差以及振动使得加速度计的质量块会偏移量过大,从而非线性将表现明显。针对加速度计系统非线性的两个主要... 详细信息

电容式静电力反馈加速度计只有在敏感质量工作于对称点位置附近微小范围内时,系统可以近似成为线性系统。但由于敏感表头的加工误差以及振动使得加速度计的质量块会偏移量过大,从而非线性将表现明显。针对加速度计系统非线性的两个主要来源,对非线性引起的失稳现象及振动过程中发生的输出直流成分漂移现象的原因进行了分析说明,并提出一种利用反函数将系统完全线性化后再进行校正网络设计的控制方法.仿真结果表明这种方法可以改善系统的稳定性且克服振动漂移。

关键词：电容式加速度计振动漂移系统线性化非线性反函数

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过采样型傅里叶红外光谱仪的数字滤波方法

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红外与激光工程 2012年第6期41卷 1438-1441页

作者：任利兵尉昊赟李岩清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

傅里叶红外光谱仪使用的红外探测器频率响应范围通常为几十Hz到数MHz,这使得探测器直接接收的干涉信号中很容易混入环境噪声,引起真实干涉信号的畸变。过采样型傅里叶红外光谱仪等同于将传统光谱仪的等光程间隔采样过程"搬移"... 详细信息

傅里叶红外光谱仪使用的红外探测器频率响应范围通常为几十Hz到数MHz,这使得探测器直接接收的干涉信号中很容易混入环境噪声,引起真实干涉信号的畸变。过采样型傅里叶红外光谱仪等同于将传统光谱仪的等光程间隔采样过程"搬移"到计算机内,因此,理论上允许使用数字滤波器代替模拟滤波器对红外干涉信号降噪。在分析过采样型傅里叶红外光谱仪红外干涉信号有效频率范围的基础上,详述了适用于过采样型傅里叶红外光谱仪的巴特沃斯数字带通滤波器的设计方法,并应用设计的滤波器对过采样的红外干涉信号进行了降噪研究。结果表明:数字滤波的方法能有效去除红外干涉信号中的高、低频噪声,保留真实的光谱信号,在使用上也比模拟滤波更加灵活、便捷。

关键词：傅里叶红外光谱仪数字滤波过采样噪声

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基于电容检测接口ASIC的闭环微机械加速度计

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中国惯性技术学报 2012年第1期20卷 90-93页

作者：刘民杰刘云峰董景新清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

对于采用微传感器和接口ASIC两芯片方案来实现的电容式微机械加速度计来说,寄生电容是影响其性能的重要因素之一。采用采样电荷结构,设计实现了电容检测接口ASIC电路,该电路具有对寄生电容不敏感的特点,并在0.35-μm CMOS标准工艺下流... 详细信息

对于采用微传感器和接口ASIC两芯片方案来实现的电容式微机械加速度计来说,寄生电容是影响其性能的重要因素之一。采用采样电荷结构,设计实现了电容检测接口ASIC电路,该电路具有对寄生电容不敏感的特点,并在0.35-μm CMOS标准工艺下流片实现。基于流片得到的电容检测ASIC样片,以梳齿式硅微传感器为敏感元件,采用滞后比例积分调节器,通过力平衡反馈方案设计实现了一种闭环微机械加速度计。实验结果表明:该闭环微加速度计的灵敏度为650 mV/g,噪声基底为23.17μg Hz。

关键词：微机械加速度计电容检测接口专用集成电路寄生电容

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