化学气相沉积碳化硅平面反射镜的高精度超光滑加工

针对化学气相沉积碳化硅平面反射镜的材料特性与技术要求,制定了"传统研抛 离子束抛光"的工艺方法,并在一块口径为100mm的试件上进行了验证。首先基于加工效率和亚表面损伤选择合理的工艺参数,并采用磁流变抛光斑点法测量各道工序的亚表面损伤,并以此为依据规划下一道工序的材料去除量;然后分析抛光表面粗糙度的影响因素,在此基础上对抛光工艺参数进行优化,获得表面粗糙度均方根方差值为0.584nm的超光滑表面,并控制工件的面形误差;最后采用离子束抛光进行精度提升,使工件的低频和中频误差均大幅下降,最终工件的面形精度均方根方差值达到0.007λ(λ=632.8nm),表面粗糙度均方根方差值为0.659nm。     

离子束倾斜入射抛光对表面粗糙度的影响

基于光学元件离子束高精度确定性抛光技术,在自行研制的离子束抛光机床上,本文研究了离子束倾斜入射抛光对光学材料熔石英表面粗糙度的影响.为了在离子束抛光中改善表面粗糙度,采用了0°～80°之间不同入射角度的离子束倾斜抛光和倾斜45°入射均匀去除两种实验方案进行研究,其中不同入射角度抛光实验研究结果表明:离子束垂直入射抛光较难改善表面粗糙度,倾斜入射抛光可以较好地改善表面粗糙度,入射角为30°～60°之间时抛光效果最佳,表面粗糙度得到明显改善;倾斜45°入射均匀去除抛光实验结果表明表面粗糙度的RMS值由抛光前(0.92±0.06)nm下降到(0.48±0.04)nm,提高了光学零件的表面质量,验证了离子束倾斜入射抛光可以较好地改善表面粗糙度,实现了离子束倾斜抛光超光滑表面的生成.     

光学非球面坐标测量中位姿误差的分离与优化

在开发了一种专用非球面坐标测量机的基础上,分析了测量系统与工件在空间6个自由度上的相对位姿误差的关系,建立了位姿误差的数学模型。利用模型参数估计的方法,建立了测量数据与名义面形之间基于最小二乘法的优化模型,得到了上述位姿误差的最小二乘估计,并据此对工件面形误差测量结果进行校正,消除了位姿误差的影响,提高了测量结果的可信度与精度,最终使测量系统精度达到0.5 μm,重复精度优于0.3 μm。     

摆臂式非球面轮廓仪的原理与试验

介绍了一种新颖的非球面轮廓仪的测量原理和测量试验,它通过测量非球面与某一参考球面之间的偏离量来唯一确定非球面的面形误差,通过调整测量臂长以及回转轴线与光轴之间的夹角实现对不同非球面的测量。系统主要由高精度两维转台,高刚度测量臂,四自由度微调系统和高精度扫描测量传感器组成,并分别在VC++6.0与MATLAB平台上开发了测控软件以及数据处理软件。该测量方法的优点是测量所需传感器量程小,测量运动为一个简单的回转运动;缺点是测量调整自由度多,校准困难。建立了测量系统的数学模型,通过测量数据与名义面形之间的非线性优化,在获得面形误差的同时获得了非球面面形参数误差。通过测量多条截线实现了对非球面面形的全口径检测。最后对直径200 mm,顶点曲率半径1 400 mm的凹形抛物面镜进行了测量,结果表明,系统重复精度优于0.8 μm,精度优于1 μm。     

磁流变抛光的材料去除数学模型

对磁流变抛光液在抛光区域的固态核分布进行了理论分析。在这基础上,以Preston方程为根据,即被加工工件表面材料去除率与压力参数p成正比的关系,该压力由磁化压力和流体动压力组成,建立磁流变抛光的材料去除数学模型。在自研的试验装置上利用磁流变抛光方法加工BK7平面镜工件,验证了数学模型的合理性。     

基于多体系统理论的非球面磨削误差模型与补偿技术

为提高大中型非球面的磨削精度,从而提高非球面的加工效率,研究轴对称非球面磨削过程的误差模型,并对误差进行补偿.运用多体系统理论,基于一阶线性模型,建立非球面磨削成形的统一误差模型,并且推导各种误差对于最终面形误差的传递函数.基于传递函数特征相似误差集中补偿的方法,将所有趋势项误差转化为砂轮对刀误差以及砂轮形状误差进行补偿,并建立实用补偿模型,从而避免求解、校正各项具体误差.试验结果表明,建立的误差模型和辨识模型正确,可以使面形误差收敛到预期范围,从而解决了轴对称非球面磨削中的精度控制问题.     

一种压阻式微压力传感器

微压力传感器是微机电领域最早开始研究并且实用化的微器件之一，它结构简单、用途广。基于压阻效应、惠斯顿电桥等相关知识设计了一种压阻式微压力传感器。为增大灵敏度，设计了一种折弯形的压敏电阻。基于一些相关的微加工工艺制定了制作这种微传感器的工艺流程并且制作成功了传感芯片。设计了一个处理电路去获得此传感器的输出信号，它由两级放大电路和两级巴特沃斯低通滤波电路组成。最后利用这个测试系统检测出了随压力变化而发生变化的微电压信号。     

模式搜索法在光纤有源自动对准中的应用

提出基于模式搜索法的光纤有源自动对准算法,实现了多自由度同时寻优,解决了不同自由度之间的交叉耦合问题,提高了对准速度和对准精度。通过仿真与实验研究,与传统的爬山法进行对比。仿真结果表明,激光二极管与单模光纤五自由度对准时,模式搜索法只需20次迭代就可以找到最大点,收敛速度是爬山法的9倍。实验结果证明,横向调整两个自由度对准时,模式搜索法搜索速度比爬山法平均快10 s,定位成功率达到90%。     

轨迹已知类伺服系统运动控制的工程实现

针对轨迹已知类伺服系统的运动控制的特点,提出了一种PFC-PID串级透明控制的工程实现,通过内环PID控制来提高抗干扰性,内环作为外环PFC控制的广义对象,外环采用预测函数控制来获得良好的跟踪性能和强鲁棒性.分析了预测函数控制在具有参数饱和限制环节的伺服系统中的实施算法.并通过仿真比较该算法与PID前馈控制的效果,验证其具有良好的跟踪性能、鲁棒性和抗干扰能力.     

微陀螺微弱信号数字处理技术的分析与仿真

从理论上探讨了微弱信号数字检测技术中数模转换器的两种采样方式--整周期采样和非整周期采样对检测目标信号精度的影响,并仿真分析了某微机械陀螺仪调制信号解调的过程,显示了数字处理技术的优越性.