基于光路折叠的室内基线场误差分析方法研究

为了有效开展长距离光电测距类仪器的室内检定工作,在50m高精度导轨上利用1组平面反射镜进行光路折叠,搭建了100m室内基线场。对基线系统的测量误差进行了分析,考虑各项误差的调整精度,将误差分析结果应用到实际光路调整过程中,分析得到对基线长度影响更显著的误差量,并对其进行了控制和调整,提高测量光路的平行性调整精度,最后选择双频激光干涉仪作为长度基准开展验证实验。实验结果表明:通过光路折叠方法可以实现2倍光程倍增,基线系统的精度较高,可进行连续测量,有效地解决了室内基线建立过程中所存在的检测效率低、可重复性差等技术问题。     

室内200m虚拟基线测量方法的研究

为了解决手持式激光测距仪50m以上检测基准建立的问题,在50m高精度导轨上利用3个平面反射镜进行光路折叠,实现4倍光程倍增,搭建了室内200m基线。并将Leica TS15型全站仪视为检定基准,对基线长度进行标定。最后对Leica DISTOTM D510型手持式激光测距仪开展了50~200m测段的示值误差检定实验。实验结果表明: 室内基线系统的测量范围可拓宽至200m,示值误差检定结果的扩展不确定度为2.2mm(k=2),满足检定规程要求,有利于将长基线压缩至室内有限空间完成。     

一种新型的质心测量机构与测量方法

分析了不平衡力矩和多点称重测质心方法,探讨了一种高精度质心测量方法.采用大、小量程十字分布传感器支撑旋转轴系, 设计了一种新型的质心测量机构.利用旋转轴作为质心测量基准,大量程传感器作为等效刀口,小量程传感器测量偏心力,提高了测量灵敏度.进行了测量方法的误差来源分析,结合现有的形心测量技术,研制了一台高精度质心测量设备,并成功应用于产品实测.     

圆盘类凸轮升程误差测量的影像法

分析现有凸轮升程误差测量方法的优、缺点后 ,提出在万能工具显微镜上利用光学分度台、测量“半球体”等附件实现对圆盘类凸轮升程误差的影像法测量     

经纬仪坐标测量系统检测方法的研究

简要分析了国内外大尺寸坐标测量系统使用和检测研究现状,叙述了经纬仪测量系统的组成。测量方法和误差来源,根据我国使用现状和现有水平,提出了经纬仪测量系统性能参数、检测标准实物,适用于室内检测和现场检测,给出了室内大尺寸标准研制和现场标准实物研制的途径。     

手持式激光测距仪检定方法及系统研究

针对现有手持式激光测距仪检定方法所需场地大、室外环境干扰因素多的问题,提出了一种“小空间长距离”的测量方案,基于此方案研制的手持式激光测距仪检定装置,以高精度全站仪的示值作为长度基准,利用镜面反射原理,在室内16 m长导轨上复现50 m标准长度,消除了野外测量中环境因素的影响。实验结果表明,检定系统满足JJG 966-2010《手持式激光测距仪》检定规程中示值误差检定技术要求,可以实现对手持式激光测距仪示值误差的检定。     

发动机凸轮自动测量数据处理方法探究

论述了凸轮轴自动测量仪的测量原理和凸轮误差测量数据的处理与评定方法,提出了升程的测量方法及其相应的偏心校正公式.     

数字舰炮随动系统精度测试分析

对数字舰炮随动系统跟踪精度的角差量测试方法及全角量测试方法进行了分析,并用典型的SDC(Synchro-to-Digital Conversion,同步机数字转换器,1700/2系列)模块,对角差量测试方法在MATLAB平台上进行了仿真试验,发现传统的角差量测量方法用于采用SDC模块的舰炮随动系统存在不可忽略的测量误差.提出了采用全角量测量方法,利用误差相消原理对舰炮随动系统输入信号进行变换、测量的方案,仿真试验结果表明:该方法可大大减小数字舰炮随动系统精度测试误差.     

基于光纤延时线的大尺寸测量方法

对激光热稳频技术的稳频原理和机理进行研究,提出双纵模激光空间合成场强分布为测量原理的大尺寸高精度测量方法,同时把光纤延时线、光纤组倍增和光开关倍增三级级联,应用光纤延时线代替扫描机构构造新型光学测试系统,实现无导轨大尺寸的高精度测量。采用波前探测和图像恢复技术相结合的波前修正系统,减小和消除激光束的变形和抖动。实验结果表明：该系统的重复性优于0.5μm,测量误差小于10μm。     

小模数齿轮齿形误差图象测量方法的研究

由于小模数齿轮具有体积小、齿形小等特点,使用传统齿轮测量仪器进行测量时,过程较繁琐,往往存在劳动强度大、测量效率低、主观误差大等不足,故而急需技术改进升级。采用图像法测量齿轮齿形误差是新型非接触式测量方法。     

光学倍频影响激光外差干涉测量精度的机理

为了同时提高激光外差干涉测量的分辨力和精度,必须深入分析光学倍频对激光外差干涉测量精度的影响机理。在此基础上,建立了光学倍频相位测量模型,从理论上证明,光学倍频能够实现对激光外差干涉信号的细分,提高测量分辨力。光学倍频改变非线性误差的相位而使非线性误差减小,但同时改变了激光干涉多普勒频移的v/c平方项,使得残余累计误差增大。仿真结果表明,光学N倍频使非线性误差减小到原来的1/N,但使残余累计误差增大N2倍。因此,光学倍频仅适用于低速测量的场合。     

基于激光干涉法的CO2气体压力测量

气体压力无接触式测量,是激光技术应用的重要研究方向。为解决气体压力测量过程中的溯源问题,设计了一种基于激光干涉技术的压力测量方法,通过洛伦兹-洛伦茨方程、气体状态方程和光程差方程的理论研究,建立了基于光程差的压力测量模型,将压力测量问题追溯到光程变化量上。并以CO2为研究对象,搭建压力测量实验系统,开展了293K,313K,333K温度条件下,压力范围为1~3atm的压力测量实验。实验结果显示：压力测量值与实际值有较高的吻合度,相对误差在5%以内,证明压力测量溯源模型的正确性。     

多光程长测量高散射物质浓度

为了提高高散射物质浓度测量的精度,提出多光程长测量物质浓度的方法,同时对单一光程长进行多次测量,以脂肪乳与印度蓝墨水的混合溶液为例对其浓度进行测量,并结合偏最小二乘法对测量数据进行曲线拟合.拟合结果表明,多光程长测量的精度要远高于单光程长测量精度,尤其印度蓝墨水的多光程长测量精度要比单光程长测量精度高一个数量级.因此,多光程长测量高散射物质浓度的方法可以大幅度提高测量精度.     

Real-time detection and elimination of nonorthogonality error in interference fringe processing

In the measurement system of interference fringe, the nonorthogonality error is a main error source that influences the precision and accuracy of the measurement system. The detection and elimination of the error has been an important target. A novel method that only uses the cross-zero detection and the counting is proposed to detect and eliminate the nonorthogonality error in real time. This method can be simply realized by means of the digital logic device, because it does not invoke trigonometric functions and inverse trigonometric functions. And it can be widely used in the bidirectional subdivision systems of a Moiré fringe and other optical instruments.     

基于传感器阵列的野外基线环境参数自动测量系统研制

为了保证野外测距精度,研制了一套环境参数自动测量系统,该系统通过在野外基线沿线布置密集的气温、气压与湿度传感器阵列,精确测量光路气温、气压及湿度等环境参数,进行空气折射率修正。采用μ-base测距仪在不同气候条件下进行验证实验,测量距离为144 m。实验结果表明,采用该系统测量环境参数,进行空气折射率修正,其修正误差引入的距离测量不确定度优于3.0×10^-7(k=2)。     

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。     

Laser differential confocal radius measurement system

A laser differential confocal radius measurement system with high measurement accuracy is developed for optical manufacturing and metrology. The system uses the zero-crossing point of the differential confocal intensity curve to precisely identify the cat's-eye and confocal positions and uses an interferometer to measure the distance between these two positions, thereby achieving a high-precision measurement for the radius of curvature. The coaxial measuring optical path reduces the Abbe error, and the air-bearing slider reduces the motion error. The error analysis indicates the theoretical accuracy of the system is up to 2?ppm, and the experiment shows that the system has high focusing sensitivity and is little affected by environmental fluctuations; the measuring repeatability is between 4 and 12?ppm.     

基于光学测角与信号时差的同步卫星无源测轨

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点。本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度。推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解。通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式。通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度。仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25m,预报1周位置误差为200m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m。