V-STARS数字摄影三坐标测量系统的精度测试及应用

以激光跟踪测量系统和经纬仪测量系统所测量值为参照,对V-STARS单相机系统的平面与坐标测量精度进行了比对测试,并测试了其重复性;此外还对双相机系统的平面度测量结果与单相机的进行了比较.测试结果表明V-STARS单相机系统在2.5 m范围内测量精度优于0.03 mm.利用V-STARS系统对某17.2 m口径网状天线的型面进行了检测,测量精度优于0.3 mm,并使天线型面精度调整到3 mm以内,满足了设计要求.     

衍射光学元件表面形貌测量方法研究

提出了一种基于双光路双波长相移干涉显微原理的新型 DOE三维表面形貌测量方法 ,并建立了相应的测量系统。理论分析和测量结果表明 ,测量系统纵向分辨率为 0 .5 nm,横向分辨率约为 0 .5 μm(NA=0 .4) ,在整个纵向测量范围内重复测量精度优于 1 .3nm,满足了 DOE表面形貌测量的需要。     

可自动调整的标准磁场源

本文介绍了自动标准磁场源。采用了自动步进电机调整电压稳流 ,具有输出电流范围 0～ 1 6A ,负载电阻 1 8Ω ,稳定性 1 .2 5×1 0 -4 /2小时。核磁共振磁强计精度 1×1 0 -5,直接读磁场数值。在Φ30mm× 2 0mm范围内磁场均匀度 5× 1 0 -4 ,最大磁场 1 .8T。系统的总体精度达到 1× 1 0 -3 。     

光谱共焦位移传感器物镜设计

高精度非接触式位移传感器有着广泛的应用.本文讨论其中一种采用光学方法实现非接触测量的光谱共焦位移传感器,阐述该传感器的工作原理,给出了该系统的设计方法和评价方法.最后基于光学设计软件CODE V的宏语言和数学软件MATLAB设计出了一个测量范围为0～1.173 mm的光谱共焦位移传感器物镜.该物镜采用一个单透镜和双胶合透镜组合的结构,在工作波长范围内,各个单波长对应最大的RMS半径为2.8 μm,其测量精度优于5 μm,波长离焦量和波长之间线性度通过线性回归拟合得出判定系数为0.985 9,测量的线性度优异.     

用电阻法测试45钢在硫酸中的腐蚀深度

采用新型电阻法研究了棒状45钢在0.1,0.3,0.5 mol/L H2SO4液中腐蚀后的电阻与腐蚀深度的关系,建立了腐蚀深度与电阻的关系式.结果表明:用该关系式计算出的腐蚀深度精度可达0.07 μm;在测量范围内(腐蚀深度<217.25 μm),新型电阻法计算与测量出的腐蚀深度差值小于3.25 μm,平均差值为2.39 μm.试样丰径较小时,用新型电阻法计算的腐蚀深度误差更小;试样半径较大时,用传统电阻法计算的腐蚀深度误差更小.     

一种用于纳米计量的原子力显微镜测头的设计

介绍了我们研制的一种高精度、具有计量学意义的原子力显微镜测头.该显微测头与其它部件协同工作在50 mm×50 mm×2 mm的测量范围内实现纳米级精度的测量.测头采用光束偏转法检测探针悬臂的微小偏移,由单模保偏光纤引入半导体激光作为光源.该测头安装有3个立体反射镜作为激光干涉仪的参考镜.样品与原子力显微镜测头的相对位置可以由激光干涉仪直接读数,可溯源到米国际定义及国家基准上.激光干涉仪的布置无阿贝误差.测头采用立体光路设计,结构紧凑.测头厚度小于20 mm,质量约200 g,却实现了100 mm的反射光程.使用该测头测得与量块表面的力-距离曲线,还测得标称高度300 nm SiO2台阶样板的图像,分辨率优于0.05 nm.     

跨尺度微小型零件的测量与装配

针对跨尺度微小型零件的精密装配中显微视觉视场狭小与零件的特征尺寸跨度较大相矛盾的问题,研究了跨尺度零件的位姿检测技术,基于高、低倍显微视觉单元研制了自动装配系统,系统采用模块化体系结构及先看后动的装配控制模式.提出局部特征拼接法实现了跨尺度零件的定位测量,使用标定尺对系统坐标系之间的误差角进行了标定,采用参考基准法辅助对显微视觉单元切换后的装配基准进行定位.设计测试模板对系统测量精度进行了验证,结果显示高倍显微视觉单元的同轴度测量精度优于1.5 μm,平行度精度优于1μm.利用研制的装配系统进行了装配实验,实验结果表明,关键零件的装配精度满足工艺要求.该装配系统可稳定、可靠地完成跨尺度微小型零件的自动装配.     

基于锁相环的谐振筒式液体密度传感器检测系统

为实现液体密度的在线测量,设计了一种基于谐振原理的液体密度传感器检测系统,并进行了检测实验.液体密度传感器由薄壁短管式谐振筒和检测系统构成,所设计的检测系统以锁相环为核心,可实现无相差的频率跟踪,并由单片机对频率进行测量、控制和输出显示.实验测试结果表明:在1~5 k Hz频率范围内,检测系统能够实时跟踪谐振频率的变化,频率跟踪不确定度为0.01 Hz;20℃下的传感器系数K0、K1、K2分别为153.867 0 kg/m3、-3.321 4×106kg/(m3·s)、1.766 7×1010kg/(m3·s2).在密度为700~1 200 kg/m3的测量范围内,传感器综合测量精度为0.076%.     

大面积扫描探针显微镜研制

介绍了一种大面积扫描探针显微镜。仪器采用大范围扫描与高精度微动扫描相分离、X-Y扫描与纵向检测相分离的方案，同时具备较大扫描范围和较高的分辨率，扫描重复性好，大面积扫描范围220mm×290 mm×60 mm，重复性2～3 μm，并可实现探针的自动逼近、光学显微镜自动聚焦和图像自动拼接。     

纳米定位测量机操作-测量结果

伊尔梅瑙工业大学过程测量和传感技术研究所研制了三维纳米定位和测量机(NPMM).阿贝无偏设计使得该机器异常精确.在整个25 mm×25 mm×5 mm的定位和测量域内,干涉测长系统分辨力可达0.1 nm,不确定度达5～10 nm.提供了纳米定位测量机的基本信息,介绍其操作模式,并给出了测量结果.     

基于商用坐标测量机的3D微纳米计量

以测量精度为1μm的商用坐标测量机（CMM）为基础,构建了测量范围为25mm×40mm×25mm、测量不确定度约为O．15μm的PTB微纳米专用坐标测量机．研究了CMM的运动控制系统、恒温室的空调系统以及CMM的被动隔振系统等对测量结果的影响．由测量结果可以看出,CMM的运动控制系统产生的噪声水平约为其他误差源的2倍．通过FFT运算,发现未优化系统的短时最大漂移量发生频率为750Hz,对应为运动控制的工作频率．文中还介绍了测量力为1州光纤探针的测量原理,并给出了对2．5mm短轴的测量结果．     

计量型扫描电子显微镜测控系统研究

为了解决扫描电子显微镜(SEM)在100 nm以下的微纳几何结构尺寸精确测量方面的不足,实现SEM测量值的量值传递与溯源,研制了一套计量型SEM测控系统。该系统主要由位移台运动控制模块、激光干涉位移测量模块和图像采集与处理模块组成,基于LabVIEW图形编程语言开发了测控系统上位机软件。对1μm×1μm二维栅格样品进行尺寸测量实验,结果表明,该计量型SEM测控系统运行稳定可靠,且在10μm测量范围内的测量值示值误差优于10 nm。     

40倍长工作距离PCF熔接系统显微物镜设计

针对PCF熔接系统对显微物镜的长工作距离、高放大倍率和高分辨力的需要,本文设计了一组用于光子晶体光纤端面成像的特殊物镜,并通过ZEMAX仿真优化。该物镜具有40?高放大倍率、5mm长工作距离、1μm的高分辨力、500μm×500μm较大视场等特点。通过实验验证该物镜达到了设计要求。     

大距离运动的直线度测量

机床轴沿轴向运动的直线度是最重要的性能指标.描述了不同的直线度测量方法(直尺法、钢丝绳法、激光干涉仪法、局部垂直度测量及球板和球杆法等),并讨论了这些方法对测量移动长度超过2000 mm的机床的适用性.详细叙述了无重叠的球板拼接,估计了测量的不确定度,测量结果不确定度U为3.4μm(因子κ=2).给出了减小主要影响测量不确定度,也就是影响机床轴重复性的主要因素的一些可能性.示出了500mm×500mm球板拼接测量,并且和轴向移动量900mm的比较仪进行了比对,两种测量结果的偏差小于0.6μm.因此不会超出原有的测量不确定度范围.球板拼接法也可应用于大距离移动中的垂直度测量.无论是利用垂直平面进行测量或者用近来引进的精密三维机床检测,无重叠的球板拼接均可用于水平和垂直的直线度测量,还可用于定位、倾斜、俯视及偏转等方面的测量.     

Integrated optics magnetic sensor from 2 kHz to 9 GHz

A new type of integrated optical magnetic field sensor is presented in this paper. The proposed sensor consists of a Mach-Zehnder waveguide interferometer and a doubly loaded loop antenna. Such a structure can successfully avoid detection of the undesired electric field signal. The size of the sensor is 35 mm×6 mm×1 mm. The measurements show that the frequency response is from 2 kHz to 9 GHz, the dynamic range is 98 dB, and the minimum detectable magnetic field is 51.8 μA/m at 1 GHz. Therefore, this sensing system can be used in electromagnetic compatibility measurements.     

一维大行程高分辨率纳米定位平台的设计与性能测试

设计了一种大行程、高分辨率的一维纳米定位平台,并进行了性能测试．该平台采用差动杠杆原理和柔性铰链,运用两个压电陶瓷叠堆致动器驱动．对柔性铰链平台建模,通过材料力学及结构振动微分方程等相关知识,对柔性铰链微动平台的刚度、输入反作用力、放大倍数等参数进行了分析,得到平台结构参数对平台性能的影响,并结合有限元分析软件,确定了微动工作台参数;最后建立了实验系统,对微驱动定位系统的输出行程、分辨率性能进行了测试．实验结果表明,所设计的微驱动定位系统的行程达到240μm,分辨率达到10nm,外形尺寸80mm×60mm×20mm．可用于大行程高分辨率微动定位．     

气相色谱／质谱法测定三氟化氮中痕量一氧化二氮

建立了测定高纯三氟化氮（NB）气体中痕量一氧化二氮（N2O）的选择离子监测（SIM）方式的气相色谱／质谱法。采用Porapak Q PLOT毛细管色谱柱（30m×0．32mm×5μm）,以m／z=44作为定量选择离子。同时考察了NF3工艺气物流对所选离子的测定干扰情况。方法在浓度为（5～100）×10^-6（摩尔分数）范围内与峰面积呈线性关系,线性相关系数r=0．999,最低检测限为1×10^-6（摩尔分数）。平均加标回收率为90．20％～97．05％,测定相对标准偏差（RSD）〈5．33％。     

光学3D坐标测量技术研究

研究了光学坐标测量系统三维精密视觉测量方法,对其核心技术:数字成像器件模型及标定方法、辅助靶标技术以及高精度亚象素图像处理算法进行了深入的讨论,并提出了详细的解决方法.经实验证明,这些方法切实可行,达到了所要求的精度,从而为光学坐标测量系统的设计提供了可靠依据.