计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术的研究

计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术是利用光电倍增管的光电转换效应,将线宽的光学信号转换为电信号,并利用后续信号采样处理电路,提取出线宽的轮廓信号。利用激光干涉仪等精密定位装置,搭建了一套线宽测量系统,对线宽标称值为3 μm的标准样板进行测量,得到的线宽测量值为3.025 μm,与标称值仅相差25 nm。实验表明:该方法可以准确地获取线宽的边界信号,实现线宽的准确测量。     

改进型PSD非线性误差分析及其应用研究

阐述半导体光电位置敏感器件(PSD)的横向光电效应,改进型2D-PSD的结构、特点、工作原理,在此基础上,提出一种新的电桥理论分析2D-PSD的中心与边缘产生非线性及其误差的原因.采用高精度低温漂高输入阻抗的前置放大器,加法器、减法器、除法器等元器件设计了一种改进型2D-PSD的信号调理电路,用于高精度的激光准直系统中.该信号调理电路将激光束经光学透镜、光阑.滤光器等光学元器件处理的光信号转换为电信号后,送入数据采集系统,利用直线度测评软件直接在计算机上将被测件的直线度测量显示.系统特点是:响应速度快;位置分辨率高;能实时检测等优点.最后给出测量实验结果和几个重要结论.     

DS18B20数字温度传感器技术分析

本文主要介绍利用单总线数字温度传感器DS18B20的一种智能温度控制器的设计.本系统首先由DS18B20数字温度传感器完成对环境温度信号的采集,对温度进行实时测量和监控,并将温度直接转换为数字信号,然后把转换到的信号送给单片机(MCU)进行处理,完成相应的智能控制。本系统控制部分采用ATmega8单片机作为核心部件,系统通过RS485异步串行通讯模块,将采集到的信息转换传送给上位机,便于上位机处理现场信号,并通过ATmega8单片机发送指令给温度测量装置,同时将所测得环境温度在显示电路LED实时显示输出,现场也可采用键盘对系统进行简单的操作,便于适应工业现场的多变需求。并且该系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。     

DS18820数字温度传感器技术分析

本文主要介绍利用单总线数字温度传感器DS18B20的一种智能温度控制器的设计.本系统首先由DS18B20数字温度传感器完成对环境温度信号的采集,对温度进行实时测量和监控,并将温度直接转换为数字信号,然后把转换到的信号送给单片机(MCU)进行处理,完成相应的智能控制.本系统控制部分采用ATmega8单片机作为核心部件,系统通过RS485异步串行通讯模块,将采集到的信息转换传送给上位机,便于上位机处理现场信号,并通过ATmega8单片机发送指令给温度测量装置,同时将所测得环境温度在显示电路LED实时显示输出,现场也可采用键盘对系统进行简单的操作,便于适应工业现场的多变需求.并且该系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点.     

用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头

为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求,研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件,利用差动光斑尺寸变化探测原理,建立了微位移测量系统,结合光学显微成像系统,形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明：该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量,具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点,对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。     

机器人-三维扫描系统联合扫描及其工业应用

一种由便携式三维激光扫描仪和六自由度工业机器人组成的机器人-三维扫描系统可以多角度多方位的获取物体表面的三维信息.针对激光扫描系统和机器人的两种不同组合方式,提出了一种新的确定机器人和激光扫描系统位姿关系的标定方法.该方法使用半径已知的球体作为参照工具,利用扫描系统投射出的线激光与球体的相交线拟合圆来恢复球心以及扫描整个球面拟合球心分别标定了扫描仪与机器人的旋转和平移关系,从而使机器人能够与扫描仪一起完成扫描任务.同时,将该机器人-三维扫描系统应用于工业加工中,可以实现在线测量、加工一体化.使用此系统成功地进行了吉他扫描,并利用得到的扫描数据对吉他进行了精确的边缘加工.实验结果证明,该机器人-三维扫描系统具有测量精度高及稳定性好的特点.     

时间检定仪磁电转换装置

时间检定仪是时间频率领域的一种重要计量器具,目前由于缺少适合的转换装置将时间检定仪的机械信号转换成电信号,致使时间检定仪无法检定,影响其溯源.文章介绍了一种用于把时间检定仪夹具的机械信号转换成电脉冲信号的磁电转换装置的工作原理与电路设计,并对其进行了性能测试,给出了测试数据,结果表明该转换装置满足设计要求,解决了机械时...     

平场机激光自动控制系统的研制

介绍了一种新型激光自动控制系统,它是利用激光扫描发出平面信号再将其进行光电转换成电信号,用此信号控制平场机械,并使推铲自动跟踪在一个基准平面上。整个系统是一个闭环的自动控制系统。这种激光自动控制平场机,能实现自动控制推平场地,可广泛应用于水电站工程碾压混凝土平仓,大面积农田平整,长距离水渠、输油管沟基自动挖平等作业中,大大提高了作业效率。     

内调制多色比色测温系统

发射率表征待测体与黑体的辐射强度之比,它与材料的性质、表面状态密切相关,随时间变化而变,并显著影响测温精度。为此提出了一种新的多色比色测温方法,该方法可以对待测体的发射率进行实时修正,具有自适应的特点,使测温仪可以快速、准确地测量温度。采用这种测温方法研制出新型的内调制多色比色测温系统,测温仪用内调制光电探测器作为探测单元,探测器能将恒定的光信号转变为交流电信号输出,便于信号放大和消噪,有效地提高了系统的信噪比。在1050～1650℃范围,测温最大误差为6．2‰。     

单片机温度巡回监测系统

本文着重介绍单片机温度巡回监测系统功能，硬件结构和主要软件，该监测系统以ＭＳＣ－５１系列单片机为控制中心，外接温度传感器，Ａ／Ｄ转换器，键盘，显示器，非易失性时钟微型打印机，声光报警电路等装置构成，上电后自动复位，温度传感器将温度变化转换为电压变化，再将电信号放大接Ａ／Ｄ输入端，单片机定时读取Ａ／Ｄ转换结果到内部ＲＡＭ，经数据处理后送显示器，实现被控温度的实时显示。     

轮对几何参数及踏面缺陷光电检测方法

提出了一种基于光电检测技术的车辆轮对综合参数自动检测方法。运用精密激光位移传感、CCD及数字图像处理技术,实现了轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径等尺寸参数的非接触自动检测;再结合精密运动控制,以及车轴和圆周方向的快速激光扫描,实现了踏面擦伤和剥离等缺陷参数的分类和识别。实验结果表明,基于上述测量方法的检测系统,其尺寸参数测量精度为0.2mm,擦伤深度测量精度为0.1mm,剥离长度测量精度为0.5mm,能满足车辆段修现场使用的要求。     

一种针对频率扫描测量系统的信号处理方法

设计了一种针对频率扫描绝对距离测量系统的信号处理算法。该系统采用基于电流调制式的频率扫描方法,利用一个比对干涉光路与一个测量干涉光路进行同步测量。两路扫描干涉信号分别由两个光电探测器进行光电转换,作为绝对距离计算处理的输入信号。分析了测量系统的原理与扫描干涉信号的特点,应用两步差分卷积算法进行信号处理,提取的比对光路与测量光路的周期或频率信息进行绝对距离测量。分析了该算法的周期计算误差。实验验证这种方法具有较大的计算优势。     

基于DMD的并行共焦图像处理方法研究

在并行共焦测量中,用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量,可以控制DMD构造柔性化点光源阵列,应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型,规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响,设计了可抑制光点横向漂移的远心光路,构建了基于DMD的并行共焦测量装置,对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明,在没有设置高数值孔径物镜组的情况下,测量装置的纵向分辨率受到一定影响,但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。     

高深宽比微结构深度测量技术的研究进展

高深宽比孔/槽微结构现广泛应用于微机电系统（MEMS）与三维集成电路（3D-IC）等领域,是微纳器件的基础性工艺结构。随着器件微型化与功能化的发展需求,孔/槽微结构的深宽比不断提升。深度作为重要参数对器件加工工艺、器件性能有直接影响,微孔/槽结构深度的精确测量具有重要意义,但测量方法面临巨大挑战,成为测量领域的难题之一。针对这一问题,按照非光学和光学测量方式将测量方法分为两大类,介绍了扫描电子显微镜、扫描探针术、白光显微干涉技术、共焦显微技术和反射光谱技术等测量方法的工作原理,在微孔/槽深度测量方面的研究现状,尝试从中总结每种测量方法的优缺点,最后,讨论了未来高深宽比微结构深度测量发展趋势以及研究重点,为之后高深宽比微结构深度的测量技术研究提供帮助。     

透射式激光扫描测径技术

基于光电传感技术和平行光扫描检测原理,设计了一种透射式激光扫描直径检测系统.该系统利用平行平晶构成透射式激光扫描发射器,在不包含扫描物镜的条件下就能产生高度平行的扫描光束.以FPGA为核心的测控平台包含前端数据处理模块和通讯模块;根据外围计时电路测得的时间参数求出入射光在平晶表面的入射角度,从而得到透射光相对入射光的偏...     

激光在线校准测量

许多工业制造装备的工作过程中,需实施不同规格回转体直径及安装偏心量的快速校准测量,以保证可靠.性.研究组合式激光在线校准系统的工作机理,建立相应的测量信号表达式,给出系统设计的一般原则,理论分析结果表明,校准系统能够实现微米级的校准精度,结合系统在高精度PCB锣钻机的应用实践,理论与实际的吻合性较好.文中提出的分析方法可应用于车床,铣床,加工中心等需实施回转体直径和偏心量的快速在线校准设计.     

二色调相式双折射系统的设计及其应用

以二色氩离子激光作光源,采用相调制技术设计了用于同时实时测量流场双折射及取向角的二色调相式流动双折射实验装置。由于采用了二色光源,避免了在计算过程中运用二阶贝塞尔函数以及在信号处理时分析二次谐波,简化了实验装置及结果计算。装置通过低通滤波电路和锁相放大器分别测量入射光和出射光中基频成分的光强度,并把它们转换成数字信号,由此计算出待测流场的双折射和取向角。实验证明,应用该装置同步测量了双折射及取向角,最大测量误差控制在0.5%~1%。     

功率超声电信号的实时检测

针对功率超声电信号高频高压且带有波形畸变的特点,本文研制了一种超声频电信号检测系统,可以对超声过程中功率,电压电流有效值,相位差及频率信号进行快速准确的实时检测,而且可以对测量结果进行实时记录,分析处理,这为实现功率超声的过程实时监控奠定了基础。     

叶尖定时旋转叶片实时振动测量技术

设计了一套基于叶尖定时传感的旋转叶片振动测量系统。系统主要由光电传感系统、数据采集与预处理系统、叶片振动数据处理系统三部分组成。叶尖定时传感器采用单根光纤发射、多光纤接收的 Y 型结构,并用高性能专用集成芯片完成弱光信号的放大检测,使传感器信噪比大于500,信号带宽大于 50MHz。利用 CPLD 和 DSP 技术,实现了叶尖定时信号的高速实时采集与处理;建立了同步共振条件下叶片振动的数据处理模型,实现了叶片振动的实时监测。整套测量系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,在转速高达 9210rpm的情况下测得的同步共振最大幅值为 0.4231mm,接近于同等条件下国外的测量结果,从而验证了整套测量系统的可靠性。