基于三维扫描技术的结冰风洞冰形非接触测量研究

在结冰风洞中进行冰形测量,传统的接触方法测量精度低、对冰形有损坏,且只能获得二维的冰形迹线。采用双目视觉测量与结构光方法相结合的三维扫描技术,利用两个CCD相机和一个光栅投射器,辅助旋转平台和计算机,构成一个三维非接触扫描系统。通过解决冰的透光性以及结冰风洞低温高湿的环境影响,设计加热保温装置,并探索多种显影剂及播撒方法,实现对透明光冰的非接触测量。实验结果表明:采用三维扫描系统测量冰形的精度可达到0.1 mm,可以满足小尺度模型结冰外形的三维非接触测量,可在实验研究或工程实践中使用。     

四象限光电探测器用于转速测量的研究

提出了一种利用四象限光电探测器对转子速度大小和方向进行非接触测量的方法,推导了相关的理论计算公式,并给出了模拟计算结果和实验结果。利用该方法研制了测量装置,该装置采用自准直式的光学系统,利用四象限硅光电探测器作为检测元件。通过对转子端表面进行简单巧妙的处理,测量传感器输出用于测量转子旋转速度大小及判别旋转方向的两路正交的方波信号,将这两路信号进行四倍频及辨向处理后,再送入单片机进行处理计算,可以得到转子的旋转速度大小及其旋转方向。测量装置采用象限相减的差动信号处理方式,可以有效克服噪声的影响及外部干扰信号的影响;采用过零检测处理电路,能够有效避免光源强度的变化对测量结果的影响：系统具有测量精度高,测量范围大的特点。     

探测器响应度不均匀性对测量LED平均发光强度的影响

使用响应度分布不均匀的探测器来测量光分布不均匀LED的平均发光强度时,其测量结果可能会引入显著的测量误差。设计实验装置对3种不同类型的探测器的响应度分布进行测量,结果表明带光漫射器的光度探测器响应度均匀性很差,这样的光度探测器用于测量一种白光LED平均发光强度时,响应度不均匀引起的测量误差可达2.0%。类似于光谱失配修正方法,给出了对探测器响应度不均匀性评价的方法以及响应度不均匀性评价因子c的表达式,并建议在进行LED平均发光强度测量时,应避免使用带光漫射器的光度探测器。     

一维高温温度场测试技术

研制了可对一维高温温度场进行测量的扫描式高温计.该扫描式高温计分为旋转扫描式光学系统、比色高温计和上位机三个部分.在分析温度场测量要求的基础上,推导了比色光学高温计的测量原理,建立了数学模型.基于光的反射理论,研究了旋转扫描式光学系统与一维温度场之间的运动关系.利用光学光纤将光学探头接收的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力,专用的微型工控及控制系统提高了这套装置独立工作及与其他设备进行协调合作的能力.对比色高温计的波长函数和测量精度进行了标定,校验结果表明在800℃~3 500℃范围内的测量精度为1%.最后,利用扫描式高温计对棒状碳/碳试样的轴向温度场进行了测量,通过几个固定点温度对一维温度场的测量精度进行了校验,最大测量误差为3.09%.     

用于杂光测量的控制系统

杂光测试是检验光学系统(主要是镜头)质量的一项重要内容.为了获得高信噪比,要使用专门的杂光测试仪检测杂光,分析杂光成因,从而尽可能的消除杂光.本文介绍了某杂光测试仪的测量自动化方案及为提高测量性能而采取的技术措施;重点讨论了模拟目标和探测器通道的控制技术.仪器具有智能仪器的特点,使杂光系数的测量基本实现了自动化,尽可能的减少了用户的操作动作.仪器提供了手动和自动两种测量方法,扫描机构三维可调,数据处理自动完成,记录测量日期,打印输出采样结果、扫描照度曲线及计算的杂光系数.该杂光测试仪已付诸实用.经检测其重复测量误差在动态时小于0.02%,在定点时小于±0.01%.     

一种可同时测量发射率及温度的被动式测温系统

介绍了一种实用化实时测温系统.该系统采用了PIN硅光电二极管作光接收器件,由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成.从系统的相对测温灵敏度及探测器的温度分辨率与波长间的关系出发,结合大气对红外辐射的透射特性,确定了系统的工作波长;从系统的抗反射辐射能力出发,并结合探测器的最小可探测光功率要求,确定了系统的波长带宽.从辐射能P1、P2的测量不确定度出发,讨论了待测目标的发射率及温度的测量精度.结果表明,当λ=0.80 μm、△λ=20 nm时,在测温范围600～2 500℃内,系统的测温不确定度优于0.3%,满足设计要求.     

车床尾座同轴度误差快速高精度测量方法研究

针对现场环境下的车床尾座孔与主轴之间的同轴度误差检测与调整问题,提出了一种基于激光准直和光电检测的同轴度误差快速高精度测量方法,并设计了以位置敏感探测器(PSD)和准直光束为核心的测量系统。通过分别驱动激光准直模块和光电测头旋转,PSD采集准直光束的轨迹信息,使用基于RANSAC的椭圆拟合改进算法,拟合轨迹中心点坐标。驱动尾座套筒沿轴向移动,测得多个截面的中心点,从而拟合轴线。最后,依据同轴度误差评定的最小包容区域准则,计算同轴度误差。在同一位置进行同轴度测量实验,测量系统的不确定度优于0.0032 mm,重复测量误差小于0.01 mm,满足车床尾座调整的同轴度测量要求。     

激光损伤的光散射法判别研究

在激光损伤测量系统中,利用光散射法判别激光薄膜损伤,需要寻求光源和探测器之间的最佳位置。为此,在不同损伤激光脉冲能量、不同测量入射角度(0°,30°,45°,60°)和不同探测器距离(200,250 mm)条件下,研究了损伤点散射光能量的角分布。获得结果如下:在相同的探测角度上,散射光能量随着损伤面积和测试光入射角度增加而增加。在探测角度小于反射角度时,随着探测角度增加散射光能量逐渐变强;当探测角度大于反射角度后,随着散射角度增加散射光能量逐渐变弱。散射光相对能量在反射光方向附近出现极大值;在60°入射时,散射光相对能量具有最大值;探测距离在200 mm时,最大散射光相对能量大于探测距离在250 mm时。根据以上结论,可以确定在利用光散射判别损伤的测量系统中,探测器应放置在反射光方向的两侧,并且尽量增加测试光入射角度和缩小探测器与样片间距离。     

双四象限光电探测器在线测试虚拟仪器

通过监测与所接收的激光弥散斑相对应的输出信号的变化率可以对探测器进行实时非接触测量,从而实现以双四象限探测器为接收器件的产品的在线检测和质量控制。介绍了以Labwindows/CVI为开发平台的双四象限探测器的测试、分析系统。建立了探测器接收弥散斑与输出信号变化率的关系模型,采用三次样条插值函数提高欠采样时ns级极窄光电脉冲信号峰值的求取精度。通过实验得到了探测器接收弥散斑与光敏面直径的最佳比值为0.5。研究结果表明,弥散斑直径测量的分辨力为0.0096mm,峰值电压测量幅值分辨力0.1mV。     

高速运动目标的光电精密测速系统误差分析

在利用光电精密测速技术时,涉及复杂的空间光交汇计算,通用误差分析方法比较困难。在目标与光束垂直度适当的情况下,目标运动方向的偏差对测量精度的影响属于二阶小量。系统整体误差的主要来源为距离测量误差、时间测量误差以及光束不平行度产生的误差。分析得出,本系统在两光束间的不平行度α=100″,探测器对准精度为0.1mm的情况下,测量精度可以达到0.02%。     

装备研制过程中测量策划方法研究

针对装备研制过程参数体系庞大、测量链长导致的测量策划问题,分析建立测量模型、设计测量方案、评价测量结果的一般方法,提出解决装备研制中测量问题的基本思路,为通用化、流程化、规范化测量解决方案的形成提供参考。     

测量不确定度评定方法在电学计量中的应用研究

介绍了测量不确定度评定理论,论述了在对电学仪器进行计量校正所采用的理论,并分析了各种不确定度的特点和适用性,为电学仪器的计量提供参考并指出发展方向.     

动态称重测力技术的现状和发展趋势

本从动态测量、自动在线测量、模型化测量和数字化测量等四个方面,阐述了称重测力技术的现状和发展趋势,简要介绍了动态称重测力的特征及研究方法,叙述了自动在线测量的必要性及常用的自动秤,指出了模型化、数字化测量的意义及开发软件技术的重要性。     

计量学的新进展

介绍计量学的三个分支科学计量、工业计量和法制计量的国际和国内最新发展动态.在科学计量中主要介绍有关GUM的增补工作和VIM修订工作;在工业计量中介绍了2000版ISO10012与1994版ISO10012的比较;在法制计量中介绍了《计量法》拟修订的内容.     

一种新型的交流阻抗计量标准装置

为解决任意阻抗模与阻抗角的交流阻抗的溯源问题,研制了一套新型交流阻抗标准装置,由交流阻抗标准源及交流阻抗标准表组成,在100Hz~1MHz、0.1Ω~1kΩ范围,可对RLC数字电桥、交流阻抗和实物阻抗进行校准,技术指标可以达到0.01%。采用直接测量法、替代测量法和等电位测量法,将交流阻抗标准溯源到实物阻抗标准、电压比例标准和相位标准上,形成了一条完整的交流阻抗溯源链。     

光电摆角动态测量原理及其测量系统

本文阐述了用于测量物体摆角及摆心浮动量的光电动态实时测量原理,以及根据此原理研制的光电导弹喷管摆角动态测量系统。     

基于混合采样方法的交流功率转换器

提出了一种混合采样的交流功率转换器 ,叙述了该种采样功率测量的原理 ,推导了功率测量的算法和功率测量误差。通过计算机仿真 ,分析了量化误差对混合采样功率测量方法的影响。最后给出了采用 12 bitA D和D A转换器、频率范围为 4 5～ 6 5Hz时的功率测量实验数据 ,结果表明 :混合采样功率转换器的准确度为 3× 10 - 4,比数字采样方法的测量误差有明显的改善     

利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法

用线阵CCD作为光电传感器非接触测量材料拉伸过程中的变形量，不但比常规的引伸计测量的方法更客观，而且可以测量材料拉伸变形到断的全过程。该方法能在X和Y两上方向上同时测量材料变形量，可以获得材料在实验的全过程中两上方向的“应力－应变”关系曲线。采用CCD拼接技术，测量精度可达到1μm，测量范围80mm。     

薄膜电容真空计电源的研究

介绍了利用交流电桥和相敏检波（PSD）原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能，对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究，在8h内测量，电容差值的漂移可小至10－3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计，可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明，这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa，覆盖五个数量级的真空度测量。     

非接触交会测量法在空间位置测量中应用

提出一种基于交会原理测量目标空间位置的新方法。面阵CCD摄像机安装在装填车上的机械手腕部。机械手方位回转时,利用CCD摄像机对发射车上的空间目标进行测量。根据测量元素方位角和高低角,采用交会方法确定空间目标的位置,从而得到两辆载车之间的坐标关系;依据计算结果引导装弹机械手将导弹快速装填至发射车。测量机构与装弹机构均为机械手,从而消除基准转换误差。通过误差分析及计算机仿真,证明可实现的测量精度为:长度≤±0.84mm,角度≤±2′6″,满足设计精度要求。