基于多普勒效应的激光微位移测量系统

介绍了一种可进行动态微位移测量的激光微位移测量系统。该系统以多普勒效应为理论基础，以He-Ne激光器为光源，配置了判向变频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图像处理软件包等，较传统测量方法其精度、误差、灵敏度及稳定度都有较大提高，并实现了微位移的全自动测量。     

干涉扫描微位移测量方法及其应用

一、前言微位移测量是精密测试的一个重要课题,如压电陶瓷、磁致伸缩材料变形特性的测量,材料膨胀系数的测试,温度稳定性的测量,变形或振动等引起的位移测量都属于这一范畴。微位移测量量程不大,但需要很高的灵敏度及精度,往往需要分辨几十个埃(A)乃至几个埃的变化。常用的双光束干涉方法由于条纹亮暗无明显的界线,不易读数及精确瞄准,所以不能满足微位移测量的要求。本文介绍一种主要由压电陶瓷驱动的多光束干涉扫描方法。采用这种方法能使精度提高、读数简单和易于数字化。     

双CCD数字图像相关测量系统精度影响因素的综合分析

提出的双CCD数字图像相关测量系统具有非接触、高精度、实时操作方便的特点,若将其用于应变测量,灵敏度优于1个微应变.它还可用于位移、新型材料线胀系数等的测量.用实验方法对影响双CCD数字图像相关测量系统精度的几种因素进行分析和研究,从理论上分析和评价记录视场角、投影视场角、离焦对测量结果精度的影响,以及这三种因素的综合影响.文中还给出了材料应变的实验测量结果,表明双CCD数字图像相关测量系统具有较高的测量精度,能应用于位移、应变的实际工程测量.     

细丝直径高精度衍射测量的研究

利用线阵CCD的空间细分作用测量细丝衍射的暗纹间距S,从而实现细丝直径的高精度测量.本文采用的加权数据处理方法不仅有效地减小了CCD的光响应非均匀性和衍射光强分布的随机波动对测量准确度的影响,而且可以有效减小因S不等于CCD像元中心距的整数倍所引起的细分误差.文中还分析了由物镜焦距变化所引起的系统误差对测量的影响.对一级量针的测量实验表明其测量准确度达±0.5%.     

标准硅球直径精密测量系统的设计

基于多光束干涉的基本原理，导出了使用斐索干涉仪测量硅球直径多光束干涉光强分布的精确公式。针对目前的硅球直径测量系统忽略了多次反射对干涉信号造成的影响和系统中固有的条纹清晰度低的问题，研究了多次反射对干涉信号造成的误差，结果表明其最大光强误差可达到8％。通过对光学干涉系统结构设计和元件参数选择，最大限度地优化了干涉条纹的可见度，并设计出零背景光强标准硅球直径精密测量系统。数值模拟结果表明，该系统不仅极大地提高了干涉条纹对比度、消除了背景噪声，而且可通过改变透镜焦距调节干涉条纹的强度以达到CCD的最佳工作范围，从而提高了光强信号的测量准确度。     

采用数字同步技术的轴类零件尺寸光电检测

根据线阵CCD对二维图像进行扫描检测的特点,提出一种基于数字同步技术的轴类零件尺寸检测方法。它用数字方法保证扫描位移量(或者位移速度)与CCD行扫描次数(或者行扫描速度)严格对应,CCD的行扫描由扫描位移量控制,有效消除了被测物体运动速度变化对检测分辨力和精度的影响,提高了检测精度;采用数字同步技术,使检测在扫描位移的加速、恒速和减速过程中均能进行,提高了检测速度;采用图像边缘自动跟踪方法,自动获取边缘参数,实现被测物体的二维多尺寸自动定位检测。检测实验表明,该方法的检测误差≤0.02mm;当被测物体轴向尺寸为100mm时,检测时间<5s。     

直线导轨滚转角测量误差自校正方法

提出一种具有滚转角测量自动校正功能的五自由度运动误差测量系统,解决了平行双光束法在测量滚转角误差时受光束平行度影响较大的问题。介绍了平行双光束法测量五自由度运动误差的原理,建立了关于双光束平行度误差与滚转角测量误差间的模型,提出了基于双自准直单元的双光束平行度误差测量方法。实验结果表明:双光束之间存在15.4″的平行度误差时,可以将滚转角测量误差的残差由44″减小到2.7″。该校正方法有效提高了双光束测量滚转角的准确性,可用于直线导轨运动误差的在线监测。     

一种非稳腔激光器光束填充因子测量方法

基于CCD探测技术，设计了对激光非稳腔光束填充因子的测量系统，可精确地测量强激光近场光强分布，并运用Matlab软件对测试数据进行处理，得到光束填充因子。与量热阵列测量法相比，该方法具有测量准确度高的优点。     

2D－SROP－1型光学轮廓仪中调制误差的分析与抑制

应用ＰＺＴ作为微位移驱动机构，研制成２Ｄ－ＳＲＯＰ－１型光学轮廓测量仪，它的垂直分辨率可达１ｎｍ，可测量Ｒｎ＜０．１ｕｍ的表面。本文分析了微位移调制误差对仪器的影响，导出了测量相位偏差４ψ与调制误差△β的关系，考查了串联电容对微位移特性的影响。结果表明，在微位移调制器上串联一适当电容，使在仪器工作频率范围内响应线性度达到１．０８％，保证了仪器的测量精度。     

基于激光二维散射原理在线测量表面粗糙度

针对现有零件表面粗糙度测量仪器操作复杂,现场测量能力差的问题,提出一种基于激光二维散射的在线测量方法,该方法不仅可以测量表面粗糙度的统计参数,而且可以反映出表面纹理的形貌特征.在测量中,用无衍射激光光束作光源,用高精度的CCD摄像机作位移传感器,利用Matlab进行表面粗糙度测量数据采集与处理,使表面粗糙度在线检测成为...     

Modeling of laser scanning system to determine its associated uncertainty of measurement

In the fabrication of fine wires such as filaments of lamps and optical fibers, it is always necessary to measure the diameter in real-time and correct the extrusion process. For metrological purposes, laser beam scanning technique will produce similar results as comparative to diffraction-assisted methods. A computerized laser beam scanning measurement system (LSM) is designed and fabricated. The LSM consists of a low power helium-neon gas laser source, a specially designed collimating lens, a hysteresis synchronous motor, a photo detector and a protective replaceable window along with temperature sensor. The LSM is mathematically modeled to identify various error contributing sources. The LSM is calibrated using a set of national reference standard cylindrical pins and a set of national reference standard slots to determine its relative calibration factor. The uncertainty of measurement achieved in the range of (0–35) mm is ± (0.55 +39.2L/m) μm.     

光纤出射光强分布研究

对多模光纤出射光束的光强分布用横向位移法进行了理论分析和实验研究,并用数值计算的方法分析实验测量数据.结果表明,高斯光束可以很好地描述光纤出射光强的分布,光纤出射光束光强分布参数主要与光纤芯径和出纤光功率等有关,为强度调制型光纤传感器的优化研制提供了必要的实验依据.     

大尺度二维直线度测量仪的研制

研制出一种新的基于离轴成像技术的远距离、大范围二维直线度测量仪。仪器的直线基准为整形的十字线激光光束,光电二维位置敏感元件采用互相正交的线阵CCD,所设计的带有狭缝的离轴光学系统,避开激光十字线光束的能量中心,以使线阵CCD输出信号不会出现饱和现像,从而扩大了测量距离,保证了测量精度。该仪器能在0-20m测量范围连续测量二维直线度,其直线度可达0-70mm,精度优于0.1mm。实际的多次室外环境测量表明,该仪器可适应不同天气环境下的野外作业。     

一种改进的最小二乘拟合法在小孔毛刺去除中的应用

基于CCD成像和数字图像处理的小孔检测得到了广泛的应用.通过对小孔成像然后提取小孔边缘,将边缘数据拟合后得到小孔的参数.在常用的拟合方法中,最小二乘法在工程中用最多也最有效.但是当提取的小孔边缘有比较大的凹凸时,直接采用最小二乘拟合会产生很大的测量误差.基于此提出了一种易于实现的用于消除小孑L凹凸影响的改进的椭圆拟合方法.     

CCD测量微小位移的研究

介绍ＣＣＤ测量微小位移的一种新方法。这种方法测位移不受待测物体表面状况的影响，分辨率和测量范围可调，适宜测量象金属丝的受力伸长及受热膨胀之类的微小位移，比ＣＣＤ测位移的传统方法优越。     

环形孔径高斯光束的远场特性

讨论环形孔径高斯光束的远场光斑能量分布，并给出拟合表达式。首先推导光束没有抖动时远场光斑的光能分布表达式，然后研究各种不同中心遮拦和不同光束截断比，在有以及没有激光束抖动的情况下，对高斯光束的远场环围能量分布变化的影响。     

Dual-purpose, compact spectrometer and fiber-coupled laser wavemeter based on a wollaston prism

A fiber-coupled, compact laser wavemeter based on a modified Wollaston prism has been constructed and evaluated. The path difference between orthogonal polarization states of the input light varies smoothly across the aperture of the prism forming an interferogram in the spatial domain that is recorded with a CCD detector array. A Fourier transform of this interferogram gives the spectral distribution of the incident light. Alternatively, for a narrow-linewidth source a fringe period measurement technique is used to obtain precision measurement of the center wavelength. Using 752 interferogram data points we obtain a wavelength precision of 1 part in 10(6). The elimination of moving parts from the design makes the recorded interferogram inherently stable.     

空间目标光度特性测量方法研究

空间目标的光度特性反映了目标的在轨运动状态,通过空间目标的光度测量可以判断空间目标在轨特性和进行空间目标的编目识别.比较了空间目标光度特性光度计和CCD测量的两种方法,并采用恒星比对的方法,得到了空间目标的星等数据,实验结果表明两种测量方法星等精度相当,但CCD测量可以在白天测量空间目标的光度特性.     

一种空爆体坐标测量精度的理论分析

基于一种空爆体发光的特性,理论分析了采用CCD探测目标的可行性.由双CCD交会测量原理,推导出空爆体坐标误差的数学模型.为使坐标测量误差最小,经最优化分析运算,提出了一种优化布站.在此布站方式下,仿真了坐标测量误差分布,得到了CCD探测器件帧频选择的依据.为双CCD光电测量系统的研制提供了理论基础.