泄漏通道

對(duì)于回轉(zhuǎn)式的容積型膨脹機(jī)，內(nèi)部泄漏是影響其性能的重要因素。單螺桿膨脹機(jī)具有復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)，使得其內(nèi)部泄漏規(guī)律變得很復(fù)雜。為了研究單螺桿膨脹機(jī)內(nèi)泄漏規(guī)律，從單螺桿膨脹機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立泄漏通道長(zhǎng)度的數(shù)學(xué)模型，并分析進(jìn)氣孔口，螺桿直徑和星輪直徑等因素對(duì)泄漏通道長(zhǎng)度的影響規(guī)律。

泄漏通道進(jìn)氣孔口尺寸的影響

單螺桿膨脹機(jī)的進(jìn)氣孔口是位于與螺桿進(jìn)氣側(cè)螺槽對(duì)應(yīng)機(jī)殼上的三角形孔口，進(jìn)氣孔口螺旋形斜邊的形狀與開始進(jìn)氣時(shí)螺槽外緣螺旋線重合。進(jìn)氣孔口的位置決定了單螺桿膨脹機(jī)進(jìn)氣終了時(shí)的進(jìn)氣容積，調(diào)節(jié)進(jìn)氣口大小可改變內(nèi)容積比，影響膨脹比的大小。

1) 當(dāng)S_max=r₁·2δ·i，即螺頭處槽道外緣線長(zhǎng)度正好等于進(jìn)氣口的外邊的長(zhǎng)度，此時(shí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)容積比約為5.6，這時(shí)后一螺槽還沒(méi)與進(jìn)氣口接通就已經(jīng)結(jié)束進(jìn)氣，此外，在開始進(jìn)氣時(shí)，前一螺槽的影響也很小。

(2) 當(dāng)S_max〉r₁·2δ·i，即進(jìn)氣口的外邊的長(zhǎng)度大于螺頭處槽道外緣線長(zhǎng)度，內(nèi)容積比小于5.6的都屬于這種情況。如τ=3.0 時(shí)，前后螺槽對(duì)進(jìn)氣過(guò)程都有很大的影響，進(jìn)氣過(guò)程延長(zhǎng)。

(3) 當(dāng)S_max〈r₁·2δ·i，即進(jìn)氣口的外邊的長(zhǎng)度小于螺頭處槽道外緣線長(zhǎng)度，內(nèi)容積比大于5.6的都屬于這種情況。如τ=9.0時(shí)，進(jìn)氣過(guò)程中，前后螺槽都不會(huì)與進(jìn)氣口接通，進(jìn)氣過(guò)程縮短，膨脹過(guò)程延長(zhǎng)。不同內(nèi)容積比下單個(gè)螺槽總泄漏線的變化曲線。進(jìn)氣孔口大小只會(huì)影響進(jìn)氣過(guò)程的泄漏線長(zhǎng)度，對(duì)膨脹過(guò)程沒(méi)有影響，內(nèi)容積比越小，總泄漏線起伏變化得越明顯，主要是由前后螺槽與進(jìn)氣孔口相通引起的。內(nèi)容積比越大時(shí)，總泄漏線長(zhǎng)度變短，進(jìn)氣過(guò)程縮短，膨脹過(guò)程延長(zhǎng)。

泄漏通道螺桿直徑和星輪直徑的影響

螺桿直徑和星輪直徑是單螺桿膨脹機(jī)中兩個(gè)重要的基本參數(shù)，對(duì)泄漏線長(zhǎng)度的變化有很大的影響。在內(nèi)容積不變的情況下，具體分析二者大小對(duì)泄漏線長(zhǎng)度的影響規(guī)律。

(1) 等徑。同時(shí)改變螺桿直徑和星輪直徑的大小，觀察泄漏線長(zhǎng)度的變化，得到單個(gè)螺槽總泄漏線長(zhǎng)度變化趨勢(shì)大體一致，但曲線的尖角，會(huì)隨著直徑增大斜率更大，這是由于隨著單螺桿膨脹機(jī)的尺寸增大，變化得更明顯，因而受進(jìn)氣孔口的影響也越大。

(2) 不等徑。在螺桿直徑不變的情況下，可通過(guò)改變星輪直徑增大基元容積，但同時(shí)也增加了泄漏線長(zhǎng)度。比較了等徑和不等徑六螺槽總泄漏線隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化，相同中心距、星輪齒寬和內(nèi)容積比的條件下，不等徑的泄漏線更長(zhǎng)。通過(guò)等徑和不等徑單螺槽總泄漏線隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化。結(jié)果表明，不等徑時(shí)的泄漏線長(zhǎng)度比等徑的總體要長(zhǎng)，且嚙合角要大，對(duì)應(yīng)螺桿轉(zhuǎn)角大4.6°，不等徑相對(duì)等徑來(lái)說(shuō)，在進(jìn)氣開始時(shí)，泄漏線長(zhǎng)度增加得更快，進(jìn)氣即將結(jié)束時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)角在60°附近泄漏線長(zhǎng)度減小的更迅速，即螺桿和星輪直徑不相等要比相等的情況受進(jìn)氣孔口影響大。 2100433B

對(duì)毫米波三基線干涉合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Synthetic Aperture Radar， InSAR)的多通道間泄漏誤差進(jìn)行了建模分析，推導(dǎo)了通道泄漏誤差參數(shù)和干涉相位誤差的數(shù)學(xué)表達(dá)式，定量分析了通道泄漏程度對(duì)干涉相位誤差及高程誤差的影響，并進(jìn)一步提出了通道泄漏引入的干涉相位誤差補(bǔ)償方法，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)給出了誤差補(bǔ)償和分析的結(jié)果，驗(yàn)證了該補(bǔ)償方法的有效性。

泄漏通道泄漏幅度系數(shù)的影響

根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，泄漏幅度系數(shù)可設(shè)定為泄漏相位延遲設(shè)定為0。為了便于理解，將理想干涉相位轉(zhuǎn)化為斜距(兩者之間為線性關(guān)系)。毫米波三基線InSAR實(shí)際系統(tǒng)的距離向波束寬度較窄，僅為3°，在計(jì)算中假定天線增益不變，距離向波束寬度取為15°，可以在更大斜距范圍內(nèi)分析干涉相位誤差的變化情況。從泄漏幅度系數(shù)為-25dB時(shí)的不同構(gòu)型基線干涉相位誤差隨斜距變化的情況，以及高程誤差隨斜距變化的情況和不同量級(jí)泄漏幅度系數(shù)對(duì)高程誤差(峰值)的影響情況。

可以看出在只有泄漏幅度系數(shù)的影響下，干涉相位誤差大致呈周期性震蕩變化，周期隨斜距增加而逐漸變大，每個(gè)周期內(nèi)各基線構(gòu)型引入的誤差起伏規(guī)律并不一致。當(dāng)泄漏幅度系數(shù)小于-50dB時(shí)，可以認(rèn)為引入的高程誤差被控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

泄漏通道泄漏相位延遲的影響

從干涉相位誤差式可以看出，泄漏相位延遲決定了各正弦誤差分量的初始相位，這可能使各誤差分量疊加時(shí)，起到一定的對(duì)消或者增強(qiáng)作用。為便于分析，可假設(shè)在泄漏幅度系數(shù)為-25dB情況下，將所有通道的泄漏相位延遲都設(shè)置為同一相位值φ_k，通過(guò)仿真來(lái)觀察其對(duì)干涉相位和高程的影響。從φ_k=0°， 10°的不同構(gòu)型基線高程誤差隨斜距變化的對(duì)比情況，以及φk=0°， 30°的不同構(gòu)型基線高程誤差隨斜距變化的對(duì)比情況。

可以看出在泄漏相位延遲使各誤差分量疊加時(shí)，起到一定的對(duì)消或者增強(qiáng)作用，影響了周期性震蕩起伏的形式?？紤]到誤差最大時(shí)，4個(gè)分量信號(hào)將同向疊加，相當(dāng)于泄漏幅度系數(shù)最大惡化12dB。因此幅度決定性影響因素仍是泄漏幅度系數(shù)。為了將通道泄漏引入的高程誤差控制在一定的范圍內(nèi)，需要泄漏幅度系數(shù)應(yīng)優(yōu)于50dBc。這對(duì)于毫米波鐵氧體開關(guān)來(lái)說(shuō)具有一定的實(shí)現(xiàn)難度，因此有必要研究通道泄漏誤差的補(bǔ)償方法。

泄漏通道通道泄漏誤差補(bǔ)償?shù)姆抡嬖囼?yàn)

根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和通道泄漏誤差參數(shù)，利用干涉相位誤差估計(jì)方法，以平地目標(biāo)為例，在不考慮其它誤差因素的情況下，進(jìn)行了通道泄漏誤差補(bǔ)償?shù)姆抡嬖囼?yàn)。通過(guò)通道泄漏干涉相位誤差和補(bǔ)償后殘余相位誤差隨斜距的變化關(guān)系，以及補(bǔ)償后殘余高程誤差隨斜距的變化關(guān)系，可以看出經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后，高程誤差控制在0.1 m 以內(nèi)。

除了通道間泄漏誤差，機(jī)載毫米波三基線InSAR還存在著其他誤差因素，主要包括：(1)IQ不一致性引入的調(diào)制誤差和解調(diào)誤差；(2)通道幅相起伏和通道間幅相不一致引起的誤差；(3)載機(jī)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差；(4)雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)回波延時(shí)測(cè)不準(zhǔn)引起的延時(shí)誤差；(5)載機(jī)平臺(tái)對(duì)回波的多路徑反射誤差；(6)熱噪聲和相干斑引起的隨機(jī)誤差等。這些系統(tǒng)誤差最終會(huì)影響到InSAR的干涉相位測(cè)量精度。

誤差中因素(1)、因素(2)可以通過(guò)內(nèi)定標(biāo)測(cè)試來(lái)提取誤差，因素(3)可以通過(guò)高精度的位置姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)(Position and Orientation System，POS)獲取，因素(4)可以通過(guò)外定標(biāo)精確測(cè)量，以上4項(xiàng)誤差都在單視復(fù)圖像成像前進(jìn)行補(bǔ)償，因此對(duì)后續(xù)干涉條紋的通道泄漏誤差補(bǔ)償影響不大。因素(5)與通道泄漏誤差較為類似，在毫米波InSAR中，由于天線波束較窄，而且沒(méi)有采用雷達(dá)罩，因此多路徑的問(wèn)題并不嚴(yán)重。因素(6)對(duì)通道泄漏誤差補(bǔ)償?shù)挠绊懖豢珊雎裕诜抡嬖囼?yàn)中應(yīng)予以考慮。

1、濕度對(duì)靜電泄漏的影響

吸濕性越大的絕緣體，對(duì)靜電泄漏的影響也越大。這是由于隨著濕度的增加，絕緣體表面凝結(jié)成很薄的水膜，在水膜中溶入了空氣中的CO₂，有時(shí)還能溶入絕緣體所析出的電解質(zhì)，使絕緣體的表面電阻大大降低，從而加速靜電的泄漏。

2、靜電泄漏的規(guī)律性

絕緣體上靜電的泄漏一般有兩條途徑：

（1）通過(guò)絕緣體表面直接泄漏；

（2）通過(guò)絕緣體內(nèi)部進(jìn)行泄漏。

這兩種泄漏途徑都取決于絕緣體的表面電阻和體積電阻。 2100433B