基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪的温度测量系统

设计了一种可测量小范围温度扰动的全光纤M ach-Zehnder干涉测量系统。简单介绍了全光纤M ach-Zehnder干涉仪的基本结构和工作原理,并推导了干涉条纹移动距离与测量臂长度变化之间的关系式;在理论分析的基础上,搭建了一全光纤M ach-Zehnder干涉仪系统,通过在有标识刻线的接收屏上直接观察测量干涉条纹的移动距离来确定测量臂光纤的温度变化,最终,确定了测量臂光纤加热温度和干涉条纹移动距离之间的关系;通过实验结果分析可知,该干涉系统可实现小范围温度扰动的准确测量,测量精度可达到℃/18。     

新型迈克尔逊干涉条纹测控装置研制

为减小背景光的影响,传统的迈克尔逊干涉试验需要在黑暗中进行,不便读取毫米刻度尺、粗调鼓轮读数窗口和微调鼓轮读数窗口的读数。而人工计数需要长时间盯着观测屏计数,容易因眼睛疲劳、视野模糊而导致计数误差。为此,设计了一种新型迈克尔逊干涉条纹测控装置。该装置以上位机为核心,结合单片机、步进电机驱动器和步进电机控制迈克尔逊干涉仪读数鼓轮转动,实现了可动反射镜的移动;利用采集卡、硅光电池、电压信号放大器等测量干涉条纹圆心处的亮度;通过调整采集周期,消除步进电机抖动对试验测量的影响;利用条纹圆心处的光强变化与可动反射镜移动距离之间的关系,计算激光波长。试验结果表明,新型迈克尔逊干涉条纹测控装置可以代替人眼进行读数和计数,在解决试验人员条纹计数困难的同时,消除了条纹计数误差的影响、提高了测量的效率和准确性。该装置可用于测量光波波长、微小位移、薄膜厚度、介质折射率和线胀系数,以及研究温度和压力对光传播的影响。     

光纤激光水听器消偏振衰落技术研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化和两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在M ichelson光纤干涉仪上加2个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振衰落效果,并通过实验进行了有效的验证。     

基于FPGA的白光干涉仪数据采集系统的设计

为了对白光干涉仪的干涉条纹进行分析处理,该文设计了一种以FPGA为核心的数据采集系统。低相干白光光源在发生干涉后,会形成明暗相间的干涉条纹。通过对干涉条纹测量分析,就能对数据进行精确的测量。整个系统以FPGA作为主控制器,配以CCD采样,AD模数转换,内部FIFO存储、以太网高速传输,从而把干涉数据实时传送到上位机中,具有传输速度快,效率高等优点,实现了白光干涉信号的数字化处理。     

基于线阵CCD的激光干涉条纹信号处理系统

激光干涉测量系统在非接触精密测量领域占有重要地位,其中对干涉条纹的测量是激光干涉测量的核心。针对这种情况,提出利用线阵CCD将激光垂直照射在劈尖表面时所产成的干涉条纹光学图像转换成电信号并转移输出,通过视频信号预处理电路,模数转换后得到关于干涉条纹宽度的方度信号,完成了对CCD输出干涉条纹信号的处理,实现了对等间距干涉条纹的自动检测。     

激光偏振干涉纳米定位系统的设计与实验研究

为适应工业发展和计量界对精密定位提出的越来越高的要求,本文提出了基于偏振激光干涉技术的纳米定位方法。在该干涉测长系统中,用偏振计取代传统单频激光干涉仪的光电传感器并配置偏振分光元件、起偏镜等,可将干涉仪出射光的干涉条纹相位细分为36000份,使用波长为633nm的激光源,可将理论测量分辨率提高到 10pm。将完成的偏振干涉测长系统与商用SIOS干涉仪的实验测量结果做了比对。本文还就完成的实验系统的各误差源做了实验研究,得到量化值。经不确定度评估计算,在标准实验室环境条件下,对于微米级行程的位移,其位置测量不确定度小于1.4nm。该方法可应用于纳米定位的各个领域。     

基于DSP的高精度激光干涉仪的研制

当前激光干涉仪的信号处理系统主要采用单片机技术和4细分辨向电路,存在硬件电路复杂、易受外界干扰、难以实现复杂算法等问题.因此,提出了将DSP技术引入到激光干涉仪的信号处理系统中,设计了一种用于处理干涉条纹信号的专用电路.具体研究了改进的8细分算法,并给出了系统的主要程序.实验结果表明,基于DSP的激光干涉仪具有电路简单、功能强大等优点,进一步提高了激光干涉仪的测量精度和分辨力.     

超磁致伸缩作动器激光干涉位移测量系统

由于超磁致伸缩作动器的位移在微米级,对其精确测量至关重要,针对激光干涉测量技术中分立元件迈克尔逊激光干涉仪存在环境要求高、调整烦琐和易受干扰等缺点,采用全光纤迈克尔逊干涉仪简化测量前的准备工作;并借助高性能动态信号采集卡,配合LabVIEW图形化编程工具,应用贝塞尔函数干涉条纹细分技术提高测量精度,开发了超磁致伸缩作动器位移测量系统。实验证明测量误差与理论计算相符,表明测量结果是准确可靠的。该系统适用于超磁致伸缩作动器位移的实验研究和现场测量,可为微位移的测量提供一种参考方法。     

光干涉图象数据采集系统的汇编程序及屏蔽问题

一、数据采集系统简述本系统是国内新研制的激光数字波面干涉仪的组成部分,该仪器是利用相位检测技术实时测定高精度的光学平面与球面。它利用压电晶体驱动干涉仪的参考面,使其随时间作阶梯形变化,从而使每点的干涉条纹的强度随时间作正弦变化、以便于利用付里叶级数的正交分析求出被     

衍射光栅超精密位移定位检测新方法

光栅干涉仪测量是精密位移检测系统中常用的检测方法,具有较高的检测分辨率。为进一步提高光栅干涉仪位移检测分辨率,通过对光栅干涉条纹信号的分析,提出了一种基于衍射光栅相位移动的超精密位移定位检测新方法。采用衍射光栅作为测量元件,通过在经典的衍射光栅位移检测系统中加入光电传感器的相位运动,改变衍射光栅系统的接收相位。其方法是调整光栅干涉仪系统,使得传感器接收视场中只有两个条纹;在目标定位运动台的最后定位阶段,使接收系统的光电传感器在检测视场的两个干涉条纹间进行移动,即改变了光栅干涉仪的接收相位。这种位移检测方法突破了检测元件本身的物理限制,在理论上可以获得亚纳米级以上的超高位移检测分辨率。依据相位移动原理,搭建了具有相位移动功能的光栅干涉仪超精密位移检测定位系统。通过定位检测试验证明了所提方法的有效性。     

激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究

相比传统的触针式测量,激光位移传感器因其高精度和非接触式测量的优点,在机械工程中已广泛使用。鉴于激光三角法的设计原理,当工件产生倾斜角时,激光位移传感器会产生误差。通过激光位移传感器、精密电移台、精密旋转台构建了实验测量系统,对测量数据使用Matlab进行分析,所用电移台的重复精度小于5μm,测得了不同倾斜角度下激光传感器的误差,用最小二乘法拟合进行了误差补偿。实验证明：误差标定后,激光传感器在测量倾斜物面时仍能保证高精度。     

基于激光位移传感器的小转角测量方法研究

针对结构刚度测试中的转角测量问题,提出了一种新的小转角测量方法。采用激光位移传感器测量待测物体的切向线位移值,再通过几何关系将其转换成转角值。建立了包含4个因素的误差数学模型,分析了±1°的测量范围内各误差因素分别对测量结果的影响,结果表明：光斑距刻线标志偏距Δl对误差的影响较大。应用本方法,针对一异形构件进行了扭转刚度测试,当Δl上下限为±1 mm时,测量误差在2%左右,验证了本方法的有效性和准确性。     

MEMS无线数显角度测量仪设计

针对双轴或单轴高精度角度测量的工况需要,采用8位单片机为主控芯片,高精度数字MEMS为传感器芯片设计了一种体积小、功耗低的无线数显角度测量仪.远端上位机通过ZigBee无线模块对测量仪进行操作和三维显示,同时集成OLED屏可就地显示测量数据.具有双轴±90°倾角测量和单轴绝对式0°~360°转角测量功能.测试结果表明:该测量仪测量精度为0.1°,具有较高的推广应用价值.     

基于相位测量的微波位移测量方法

为满足建筑结构全天候、高精度及低成本的位移监测要求,提出了基于相位测量的微波位移测量方法。该方法以微波作为全天候测量信号,利用高精度相位测量实现高精度位移监测,并采用低成本的标准频率器件搭建位移测量系统。实验结果表明:系统位移测量精度可达0.12 mm,并验证了系统具有全天候、高精度、低成本的位移监测特性。     

基于FPGA的导流叶片角度数字化测量系统

导流叶片角度的数字化测量是设计发动机数字式控制器的重要环节。介绍了自整角机的工作原理,以现场可编程门阵列（ FPGA）芯片为控制核心,结合电压/频率转换（ VFC）和等精度测频法,对测量系统进行了硬件和软件设计,最后进行了实验验证。通过在实验室和现场测试证明：该测量方法正确,测量系统可靠,其测量角度相对误差不超过0.2%。     

一种可同时测量位移和角度的电容式传感器设计

提出了一种可同时测量位移和角度的变面积式差动电容传感器的设计方案。位移测量范围为-50～50mm,准确度可达0.2mm,角度测量范围为0～180°,准确度可达0.5°。通过在结构上采用介质差动法,该传感器克服了边缘效应的影响,具有测量范围宽、线性度良好、受温度影响小等优点。     

基于TDC的激光测距传感器飞行时间测量研究

激光测距传感器是通过测量传感器与目标之间激光脉冲往返飞行时间来获取待测距离值的,因此激光飞行时间的测量精度是衡量传感器性能的根本指标.采用一种专用的时间数字转换芯片TDC-GP2设计了高精度时间间隔测量模块,介绍了TDC-GP2的测时原理,给出了软硬件的实现方法.实验结果表明:该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100...     

一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法

针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器.采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差.半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s~36000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差.测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值.     

Estimation of systematic errors of onboard measurement of angle of attack and sliding angle based on integration of data of satellite navigation system and identification of wind velocity

A method for estimation of systematic errors of onboard measurement of angle of attack and sliding angle of an aircraft in the course of flight tests using high precision velocity measurements performed by a satellite navigation system is proposed. The main specific feature of the proposed method is that for providing compatibility of measurements of angle of attack and sliding angle sensors and data of the satellite navigation system the identification of wind velocity on the processed leg is used. The operation of the proposed method and the correctness of applied assumptions are proved by processing large amounts of experimental data obtained in the course of flight tests.     

卫星微角颤振高精度测量技术

介绍了卫星微角颤振概念内涵;简述了卫星微角颤振测控技术应用与发展;论述了MHD-ADS和FDI-ADS两类惯性微角颤振测量传感器的工作原理、性能指标和应用;指出MHD-ADS传感器是卫星微角颤振测量的主要技术发展方向;并提出国内在此方向的发展建议.