发热物体表面发射率在线长时测量方法

为了解决发射率长时持续测量中的温度补偿问题,介绍了一种发热物体表面发射率的在线测量方法.其系统由半球反射罩、半球吸收罩、热电堆探测器和补偿用各测温元件等组成.文中详细分析了基于转换黑体法的发射率测量中的误差补偿问题,建立了合理可行的补偿模型,消除了反射罩、吸收罩和探测器冷端温度变化带来的影响,从而实现发射率的长时持续在线实时测量.通过对实验室标准样板进行对比实验,证实该方法切实可行,具有较好的应用前景.     

单吸收罩发射率测量补偿方法

针对表面辐射率的在线长时间测量问题,在前置探测罩的双罩发射率测量方法基础上,研究了一种单吸收罩测量发射率的方法.建立了探头的有效发射率模型,对吸收罩表面发射率和自身辐射能导致的误差进行了分析,归纳出误差参数及误差补偿方法.用实验数据拟合获得了误差参数并应用于测量方程,同时改进了探测罩外形设计,分析比较了误差补偿前后发射率偏差.该方法拓展了测量范围和温度适应范围,实现了发射率低至0.2,温度低至100℃的条件下的有效测量.     

发射率在线测试仪的研制

为了长时在线测量物体表面发射率,设计了一种基于反射率法的发射率在线测试仪,由探测器、硬件电路、上位机和电源4个部分组成。基于反射率法的测量原理,考虑到现场发热和振动等恶劣环境,对测试仪的探测器、硬件电路进行了特殊的设计,并推导了消除热敏电阻红外传感器非线性误差后的发射率求解公式。最后通过试验表明:该测试仪能满足发射率长时在线测量的要求,测量精度达到±0.03。     

材料光谱发射率精密测量装置

采用光栅单色仪方案研究了光谱发射率的测量装置,以加热方式将材料样品温度控制在473～1 000 K,可在2～15 μm测量样品的定向光谱发射率.应用锁相放大技术和统计测量方法提高样品与黑体的辐射亮度比较测量的信噪比.对测量装置性能进行了评价实验,并提出一种双黑体法评价光谱辐射测量系统的线性度.测量了氧化不锈钢样品和高发射率涂料的光谱发射率并进行了不确定度评定,合成标准不确定度小于0.04.     

大型空间反射镜发射率测量及误差分析

为了准确测定空间相机主镜毛坯件的表面发射率以便定量分析相机热控效果,本文在分析热像仪测温原理的基础上,利用现有测量条件,提出一种利用两种已知发射率材料作为参考的发射率测量方法.根据测量试验,得到主镜表面发射率为0.565.为定量反映各因素对测量精度的影响,对测量公式进行了误差分析.分析结果表明,与被测件表面发射率接近的材料的热像仪测温误差及发射率标称误差对测量精度有较大影响,同时得到本次试验因热像仪测温误差及参考材料发射率标称误差带来的测量误差为±0.028.最后,结合相机热平衡试验的数据对测量结果进行了验证,结果表明测量得到的主反射镜的发射率基本反映了热平衡试验的主镜表面状态,证明本文的方法对主反射镜发射率的测量是适用有效的.     

整体叶轮数控电解加工在线测量系统设计

为实现整体叶轮数控电解加工在线测量,提高生产效率,针对整体叶轮测量的难点,设计了在线测量系统。主要研究了测量和数据处理方法,根据整体叶轮叶片特点对测点采样和测量路径规划做了详细的介绍,将测量数据在计算机中处理后,导入UG软件利用NURBS对叶片进行逆向建模,并对叶片做误差分析。最后,通过该系统的实际应用,对整体叶轮进行了在线测量并做误差分析。测量结果表明:使用该系统所测数据进行插值计算生成的测量模型,叶盆、叶背位置公差0.0254mm,均在要求范围之内,满足加工要求,说明该在线测量系统可行有效。     

曲轴非圆磨削跟踪测量装置运动参数模型研究

提出了一种新型的在线主动跟踪测量方法,能在曲轴加工时同时完成曲轴颈直径和圆度误差的测量,并对影响测量精度的相对测量速度问题进行了探讨,建立和分析跟踪磨削在线检测系统的运动参数模型,最后通过相关的试验验证检测速度模型.     

基于电磁轴承单元的铣削力在线测量方法

利用电磁轴承单元实现了铣削力的在线测量.首先,将电磁轴承安装于主轴前端,构建电磁-滚动轴承混合支承主轴系统;然后,建立主轴系统的有限元模型,在开环和闭环控制方式下进行铣削力在线测量的理论推导;最后,利用Matlab进行仿真分析,验证了铣削力在线测量的可行性.     

低温状态下的材料法向发射率测量

研究了在-60~50℃条件下准确测量材料法向发射率的方法。基于发射率定义建立了材料法向发射率测量模型。为屏蔽环境杂散辐射与大气吸收的影响,利用真空液氮背景通道搭建了低温状态下材料发射率测量装置。测量了氧化铜与高发射率陶瓷两种样品的法向发射率随温度、波长的变化情况。结果表明:两种样品的法向光谱发射率均随波长增加而降低;随温度的升高,氧化铜样品法向积分发射率稳定为0.850±0.012,陶瓷样品的法向积分发射率降低了0.124。最后,实现了低温状态下红外光谱辐射的高精度采集,对低温状态下材料法向光谱发射率测量结果的不确定度进行了评定,得到的结果显示其相对扩展不确定度小于6.0%。     

加工中心在线测量系统在自由曲面COPY加工中的应用研究

在没有三坐标测量机等不具备逆向设计条件的情况下,通过编制用户宏指令对在线测量系统进行控制,收集和处理模型曲面测量数据,则可以实现类似三坐标测量机自动扫描曲面测量和实现仿形加工的功能.阐述了COPY加工的原理、程序的编制方法、加工误差分析及为保证加工精度应采取的措施.     

Error analysis on measurement temperature by means dual-color thermography technique

Dual color thermography is a non-contact measurement temperature technique used mainly when the emissivity of surface is unknown; it is based on ratio of monochromatic emissive power calculated by means Planck’s radiation equation and allows measuring the temperature of gray body surface objects without being assigned their emissivity and without approximations.For real surfaces, the emissivity varies with the temperature of surface as well as the wavelength and the direction of radiation. In this case, the dual color thermometry is executed by equipping the IR camera of two narrow band pass filters, so as to consider the surface emissivity of a quite constant value. This allows calculating the ratio between the radiative fluxes of the two different emission wavelengths that is almost independent to the surface emissivity.One of the crucial factor in this technique is the choice of the two narrow filter wavelengths. In fact the measurement errors depends directly on the two wavelengths and the variation of spectral emissivity related to the wavelength chosen and it also depends inversely on distance between central value of filters.In this paper, the authors have developed and validated a mathematical model of experimental setup to measure object surface temperature by means IR thermo-camera. This mathematical model was used to quantify the temperature measurement error in the dual-color technique. A novel correlation to estimate temperature measurement error was provided.     

塑料薄膜厚度在线测量系统的设计

文中提出了一种基于虚拟仪器的塑料薄膜厚度在线测量系统,主要介绍了测量系统的组成结构,基于电容传感器的塑料薄膜厚度测量系统的在线测量原理以及以数据采集卡PCI-M6220作为执行机构的运动控制系统的实现方案,并设计了接口板控制电路和虚拟仪器程序对系统的控制过程,并对系统准确性、传输误差和线性校正做了实验,实验证明该设计提高了原有系统的稳定性、可靠性和运行速度.     

加工精度在线检测系统预行程误差预测与补偿

预行程误差的预测和补偿能够大大提高加工精度在线检测系统的测量精度.提出了一种基于BP神经网络的检测误差预测新方法,建立了一个基于BP神经网络的在线检测系统预行程误差预测模型,通过实验数据对该网络进行训练,并将训练好的神经网络应用到实际加工零件的误差预测和补偿.为了验证该方法的有效性,以一圆柱零件的圆度误差检测为例,对其加工精度的在线测量进行了预行程误差的预测与补偿,经与CMM检测结果的对比,说明了该方法的有效性.     

基于ARM9的粮食在线计量智能控制系统

设计了一种基于ARM9的粮食在线计量智能控制系统.详细介绍了该仪器的硬件组成、软件结构、计量误差自修正算法等功能模块设计流程.该仪器采用S3C2410作为粮食在线计量智能控制系统的核心,应用高速工业以太网将系统与监控站组网,采用神经网络模型实现计量误差自修正算法,实现了本地精确计量、远程计量过程监控、数据存储等功能.该系统具有体积小、计量精度高、可靠、稳定性好等优点.该仪器还可应用于工业过程中需要在线精确计量的众多场合.     

基于被动激励的结构应变监测系统在线校准方法

针对在役桥梁结构应变监测系统全天时工况下的在线校准问题,提出了一种基于被动激励的在线校准方法,建立了在线校准系统模型。该模型以桥梁正常通行车辆的动态荷载为激励源,通过应变监测系统与参考系统对结构应变响应参量的同步测量,构建校准溯源链,实现在役应变监测系统不间断工作状态下的在线校准。根据结构应变监测系统计量性能评测需要,建立了基于大样本数据的期间测量误差、基本误差及置信区间的量化分析模型。依托广东九江大桥开展了试验验证,结果表明,所提方法具有现场实施的可行性,由不同数据集计算所得的在线校准结果一致性较好,在包含概率大于90%时,基本误差区间的半宽度偏差不大于±0.005。     

流涎法塑膜制备过程中厚度在线检测方法

采用流涎法制备塑膜时,实时检测流涎口处半透明粘稠状塑膜厚度,从而及时调整生产工艺参数,以更好地提高塑膜的生产质量。本文采用光学在线测量法,利用直射式双反射光路激光三角法,建立振动状态下厚度测量模型,设计了厚度测量传感器,提出了两步标定法,保证半透明粘稠状塑膜厚度测量的准确性。实验表明,测量误差小于10μm,有效地消除了钢带在线振动产生的误差,该方法适用于流涎口处半透明粘稠状塑膜厚度的在线测量。     

加工中心在线检测误差补偿技术研究

提出了加工中心在线检测误差通用数学模型,研究了测量系统误差参数辨识方法,实现了基于模型的加工中心在线检测软件误差补偿。对标准试件的检测及补偿结果表明,补偿后加工中心检测精度提高５３．８％以上,加工中心在线检测误差补偿实验结果证明了提出的误差补偿方法的可行性和有效性。     

复杂背景下三维弯曲表面红外测温修正

航空发动机涡轮叶片的断裂脱落与叶片温度密切相关,准确测量涡轮叶片温度对航空发动机的安全运行具有重要意义。针对涡轮叶片材料发射率不均匀、周围高温物体反射严重以及探测角度变化等因素导致传统红外辐射测温方法精度难以保证的问题,基于辐射传输理论与红外热成像测温原理,分析了对红外测温结果影响的主要因素,提出了复杂背景下三维弯曲表面红外辐射测温的修正模型。通过设计实验测量获得弯曲表面的发射率、双向反射分布函数、角系数等重要参数,根据提出的温度修正模型,得到弯曲表面红外修正温度。通过与典型位置上热电偶的测温结果对比,测温误差由修正前的4%左右下降到1%以内,证明了所提的修正模型具有较高的精度和适应性,可为涡轮叶片气动传热试验技术的提升和航空发动机等重大装备的研制提供支撑。     

System modeling based measurement error analysis of digital sun sensors

Stringent attitude determination accuracy is required for the development of the advanced space technologies and thus the accuracy improvement of digital sun sensors is necessary.In this paper,we presented a proposal for measurement error analysis of a digital sun sensor.A system modeling including three different error sources was built and employed for system error analysis.Numerical simulations were also conducted to study the measurement error introduced by different sources of error.Based on our model and study,the system errors from different error sources are coupled and the system calibration should be elaborately designed to realize a digital sun sensor with extra-high accuracy.