对基于拼接干涉术的同步辐射镜测量技术的研究

随着同步辐射光源和自由电子激光器相关技术的发展和光束质量的提升,对用于转递和聚焦光束能量的X光反射镜的指标要求也逐渐提高。为避免引入额外的波前误差,反射镜面形高度误差均方根值的要求已逼近至亚纳米量级。如此苛刻的面形要求对X光反射镜的测量工作带来了极大的困难和挑战。除了在各国同步辐射光源得到广泛使用的长程轮廓仪等基于角度测量的轮廓扫描仪器之外,基于激光干涉仪的拼接干涉技术也发展为测量同步辐射镜的一种有效手段。文中主要介绍了近期笔者等为测量X光反射镜而开发的拼接干涉平台。利用这一测量平台,研究了在不同的拼接参数下的多种拼接模式。着重讲述了其中纯软件拼接模式的基本原理和实际测量。用实测结果与不同测量仪器和不同研究机构的结果进行比对,验证了拼接干涉测量用于检测同步辐射镜的有效性,并展示了此拼接平台的测量表现。根据所得的测量数据看来,使用纯软件拼接模式来测量X光平面反射镜时,测量重复性的均方差值可以达到0.1 nm左右;而测量X光双曲柱面镜时(曲率半径的变化范围为50~130 m),测量重复性的均方差值为0.2~0.3 nm。此结果基本满足平面和接近平面(曲率半径大于50 m)的同步辐射镜常规检测和为确定性加工提供面形反馈的需要。     

基于智能手持设备的光照度计虚拟实验程序的设计与实践

为了降低传统桌面虚拟实验系统对场地、设备的需求,克服光照度计计量教学资源短缺的现状,设计并实现了基于智能手持设备的光照度计计量虚拟实验程序以满足光照度计计量教学的需要。以智能手持设备为载体,采用Multi Gen Creator软件进行实时场景建模,依托Unity 3D软件为开发平台,采用C#脚本语言来完成已建立的3D模型和场景的交互与编辑,通过Vuforia软件实现了增强现实功能。实验证明:该程序优化了教学资源,能够很好地满足光照度计计量教学的需要。     

大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准的实验研究

搭建了基于激光干涉仪测量原理的三轴微位移测量系统,对大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准进行实验研究。介绍了双频激光干涉仪测量系统的构成;编写了纳米位移台的控制程序和激光干涉仪数据采集程序;阐述了位移台的非线性校准方法,并通过实验对比了多项式三阶拟合和三阶分段拟合的差别,验证了校准方法的准确性。实验表明:使用三阶分段拟合的校准方法效果更好,校准前,x轴的最大非线性误差为4.052μm,y轴的最大非线性误差为2.927μm;校准后,x轴的最大非线性误差为15nm,y轴的最大非线性误差为17nm,仅为原始非线性误差的1%。     

有效消除多视拼接累计误差的大曲面测量方法

为了提高大尺寸曲面测量精度,综合利用精密机械、光电技术、CAD/CAM/CAT和自动控制等科学技术,将高精度测量设备与数控加工设备相结合,实现了大尺寸曲面在线检测加工一体化。在详细分析影响多视序列子轮廓拼接精度原因的基础上,为了减小多视拼接累计误差的影响,提出了基于互为基准的轮廓拼接策略和基于整体误差补偿的拼接方法,按照轮廓的封闭连续拼接误差最终为零的原则,实现累计误差的二次分配,减少序列轮廓数据连续拼接累计误差。实验结果表明:系统测量精度优于20 μm。     

温度对堆叠双层石墨烯层间耦合的影响

将不同层数堆叠和化学气相沉积法（CVD）生长的石墨烯在室温下进行拉曼光谱表征分析其层间耦合状态,并分析了不同温度下堆叠和CVD生长的双层石墨烯温度对其层间耦合的影响。研究结果表明:室温下CVD生长双层石墨烯和堆叠双层石墨烯的层间耦合状态截然不同;在25～250 ℃范围内,层间没有耦合作用或存在弱耦合作用的堆叠双层石墨烯的G峰峰位温度系数小于存在电子耦合的CVD生长双层石墨烯;超过250 ℃后,堆叠双层石墨烯G峰峰位温度系数变为正值,层与层之间可能产生了耦合,性质发生改变;在25～400 ℃ 范围内两种材料的2D峰半峰宽和G峰/2D峰强度比变化趋势几乎相同,但堆叠双层石墨烯波动大,对温度更敏感。     

一种新型霍尔式角度传感器的研究

设计了一种新型霍尔式角度传感器,详细阐述了传感器的机械结构和工作原理,根据磁路定律和霍尔效应推导了传感器的输出特性,表明传感器工作时能够直接输出与旋转角度成正比的霍尔电势。由于霍尔传感器的输出采用差动式连接,不存在零点剩余电压。建立了传感器的有限元模型,对其工作时的磁场情况进行了仿真,验证了传感器测量原理的正确性。最后对传感器样机进行了特性测定,实验结果表明传感器的灵敏度约为105 mV/(°),线性误差约为0.12%,重复性误差约为0.19%。     

冲击高压分压器高压臂用卡玛丝温度系数影响因素的研究

用于冲击高压分压器高压臂的卡玛丝,需将其均匀密绕于绝缘骨架上,然而,骨架的引入会给卡玛丝的温度系数带来影响。理论和实验证明骨架的热膨胀系数及其几何形状对卡玛丝产生的弯曲应变是改变卡玛丝温度系数的主要影响因素:当骨架的热膨胀系数大于材料本身的热膨胀系数时,温度系数的测量结果会大于电阻丝本身真实的温度系数;弯曲应变会引起K状态结构的破坏,使得电阻值减小。     

基于SVM的电子分析天平温度漂移补偿方法

电磁力平衡传感器等关键部件的温敏特性是引起电子分析天平温度漂移的主要因素。针对电子分析天平温度漂移问题提出了基于支持向量机的补偿方法。通过分析引起电子分析天平温度漂移误差的原因,将温度敏感部件的温升和电子分析天平的温度漂移数据作为模型输入,运用自适应参数优化方法寻找最优参数,建立电子分析天平温度漂移误差模型并进行温度漂移补偿。通过对量程200g、分辨力0.1mg的电子分析天平进行补偿检验,结果表明全量程内的示值误差绝对值≤0.3mg,优于国家标准GB/T 26497-2011《电子天平》规定的I级天平对温度漂移指标的要求。     

变载荷齿轮箱故障信号智能检测方法

针对变载荷激励下齿轮故障信号检测和故障识别的问题,提出一种基于经验模态分解和深度信念网络的变载荷齿轮箱故障信号智能检测方法。首先通过经验模态分解方法将非平稳的加速度振动信号分解成若干平稳的本征模态函数;选出啮合频率及倍频所在的本征模态函数,重构信号,求出重构信号的频谱,作为深度信念网络的输入;深度信念网络通过对输入频谱进行预训练和特征学习,并建立变载荷激励下齿轮故障识别分类模型;最后,用构建好的深度信念网络对测试样本进行故障诊断。试验结果表明,提出的方法能有效地检测和识别变载荷激励下齿轮故障。     

基于三维激光扫描及凸包算法的油罐底部排量快速测量

针对传统立式金属油罐底量计量方法测量准确度不高、重复性不好等问题,提出一种立式罐底部排量快速测量方法。该方法以三维激光扫描仪获取的罐体点云数据为研究对象,采用计算几何学的寻找凸包算法,形成三维凸包,并通过投影法计算立式罐底部排量。以立式罐为对象并与几何测量法进行对比,分析快速方法的重复性及准确性。快速方法与几何测量法的重复性误差分别为1.28%及11.81%,测量结果均值的相对偏差为7.43%。