产生任意波形信号的系统及其在标准微位移发生装置中的应用研究

描述了能够产生任意波形信号的信号发生系统的构成、工作原理和关键技术,并将能产生任意波形信号的标准信号发生系统应用于标准微位移发生装置中,控制标准微位移发生装置产生任意形状的标准微位移运动轨迹及模拟标准器形状轮廓轨迹,以实现对微米测量范围的位移传感器的动态校准.通过实验验证了该系统及标准微位移发生装置的准确性及实用性.     

微位移高精度测量控制设计

微机械研究是近年来世界各国科技界研究的一大热点，其中的微测量、控制成为微机技术群的一个重要课题。本文介绍一个为配合压电型微驱动器的研制而设计的高精度的微位移测量、控制系统，它由显微镜ＣＣＤ视觉系统、Ｄ／Ａ及精密直流电压放大电路等环节组成，控制精度达到了０．７μ     

科研

复旦大学全光纤纳米级多用测量系统研制成功复旦大学纳米技术发展中心光纤测量课题组开发的全光纤纳米级多用测量系统,采用光纤无源器件构造干涉光路,以普通光纤作为传感头,将被测试的微位移进行动态分段测试、合成,这种全新的方法具有传统干涉测量方法所不能比拟的优点。全光纤纳米级多用测量系统在位移测试量程方面不受限制,并已在实验室实现了100mm的测试量程,分辨率达到0.1nm数量级。此外,通过专门的处理软件,可实时反演测试量,并可基于对位移(应变)的实时测定获得对象的速度、加速度和振动情况,以及各种微应变,因此是一种纳米级精度的…     

蠕变试验变形量的自动测量

为实现蠕变试样变形量的自动测量,建立了自动变形测量系统,该系统主要包括三个子系统:位移测量、数据采集以及试验监控及数据处理。该三个子系统有效地结合在一起构成整个系统,实现了利用一台计算机同时显示、记录八台蠕变试验机16个位移传感器动态微量变形的自动测量。     

激光干涉法测量微小振动

文章介绍用激光干涉法测量新型压电微驱动器动态位移响应的实验原理及方法。实验结果表明,这类PZN－PZT微驱动器不仅具有高的电压－位移灵敏度,而且其频响可高达1kHz,是一种很好的微驱动器件。     

微梳齿结构动态特性参量的光学测量与分析(英文)

光学测试方法属于非接触测量,目前已经成为MEMS动态测试领域的研究热点.为了实时检测梳齿式微结构驱动模态的谐振特性,由高速摄像机和显微镜组成的计算机微视觉光学测试系统和相关的视频分析软件被用于测量微梳齿结构的动态特性.利用这套微视觉光学测试系统,可以获得微梳齿结构驱动模态的位移响应曲线和幅频特性曲线,并可以进一步得到驱动模态的固有频率、品质因子、阻尼系数等参数.测得的结果与计算结果相比,一致性较好.     

F⁃P干涉仪差分锁频系统研究

为解决法布里?珀罗（Fabry?Perot, F?P）干涉仪锁频方法响应速度、抗干扰能力、长期稳定性方面存在不足的问题,提出了F?P干涉仪差分锁频方案,将存在频差的双频激光耦合入F?P谐振腔,当激光频差足够小时,两光强信号曲线存在交叉,以两光强信号的差值作为被控量,在交叉点附近构建单调过零函数,作为闭环控制系统的反馈量,实现动态差分锁频控制。基于该方案,搭建了一套F?P干涉仪微位移测量装置并开展实验验证,结果表明该装置能够实现0 ~ 300 nm范围内的微位移测量,位移测量分辨力达到23 pm,验证了F?P干涉仪差分锁频方案的有效性,为推动微位移测量领域的发展提供了重要借鉴。     

激光─多普勒弹射冲击加速度校准方法

介绍了采用激光─多普勒偏振于涉系统绝对复现大位移、宽脉冲的冲击加速度量值的方法，说明了干涉系统的构成及原理。这种方法适合于长距离干涉测量和动态干涉测量。     

车削用微进给刀架设计

介绍了一种以PZT作动器为动力源,双平行弹性铰链为弹性变形元件的新型微进给刀架的设计理论及设计计算方法。以已知微进给刀架的输出位移作为前提条件,提出PZT作动器选型的理论依据和弹性铰链的有效刚度计算方法,进而进行了弹性铰链结构设计、微进给刀架系统刚度计算及刀架模态分析。利用有限元软件及实验对设计理论及设计计算方法进行了必要的验证;并作为刀架设计方法的一部分,通过实验对微进给刀架的实际性能参数进行了测量,同时测量数据验证了方法的可靠性。     

精密光测仪器的微振校正方法

对于由地面微振引起的激光干涉仪测量误差问题,本文提出了一种基于地面微振精确测量误差校正方法。在常规地面环境下,使用高动态拾振器和4阶delta-sigma的ADC进行微振信号测量,并应用高精度积分算法和传感器频响反演计算,获得纳米级测量误差的微振数据,作为光测仪器的固定反光镜的位移,补偿到系统测量数据的计算中。     

微构件拉伸测试辅助引导对中测量系统设计

设计了一套微构件拉伸测试辅助引导对中测量系统,该系统以激光准直特性为基础并结合折反射定律,采用正交二维相机获得包含平移和角偏移的激光光点图像信息,建立了二维位移和二维角偏移与激光器成像点变化的数学模型。搭建了实验平台,依据该模型,利用MATLAB对获取图像进行处理获得需要调整的二维平移和角偏移参数变量。实验结果表明,该测量系统的二维角偏移分辨率可达到0.001°,重复性优于0.02°;二维位移分辨率可达到亚微米,重复性优于10μm。可为微构件拉伸测试中辅助引导对中提供调整参数并提高拉伸测试数据的准确性。     

显微栅线投影相关法及其在三维形貌测试中的应用

基于数字图像相关法解调被物体高度调制的投影栅线平移量的原理，提出了显微栅线投影相关法的概念。该方法是栅线投影法和数字图像相关方法相结合的产物，用于测量微结构的三维形貌和离面变形。系统阐述了该方法的测量原理和详细的标定过程，研究了该方法在微薄膜挠度测量中的应用。测量结果表明，显微栅线投影相关法简单易行，测试结果可靠，配合高速图像采集系统，可用于微结构的动态测试，从而为实现微结构动、静态测试展现了新的应用前景。     

基于MEMS平面弹簧的微小载荷测试方法

本文提出一种微小载荷测量方法,搭建了基于MEMS平面弹簧的测量装置,主要由支撑臂、MEMS平面弹簧和激光位移探测器组成.通过激光位移探测器测量MEMS平面弹簧的微小变形,换算得到所施加的微小载荷.采用深反应离子刻蚀(DRIE)等微加工工艺制作了平面微弹簧,并对其进行理论计算和仿真模拟,给出了刚度范围,最后通过实际测量的方式进行了实验标定.结果显示:MEMS平面弹簧的标定刚度为7.88 mN/μm,其结果与理论及仿真结果较接近,测量精度可达0.08 mN.使用该装置和精密电子天平分别对10组微小质量试块进行测量,其平均误差率为5.75%.     

三维应变式位移测振传感器机械结构的设计

应变式传感器由于自身具有的灵敏度、测量精度和可靠性高、动态响应快、抗干扰性强等特性,已经在很多领域广泛应用.文章中设计的三维位移振动传感器采用的是半导体应变式,在机械结构上架构了测量三维振动的空间体系,其对称型机构能消除部分误差,主要应用在测量微振动和低频振动上,而且在微型化方面取得了很大的进步.     

图象式绝对码位移测量系统的研究

在分析了传统光学式位移测量系统及现代数字化位移测量系统优缺点的基础上，提出了一种新的图象式位移测量比方记叙民传统位移系统相比，具有精度高、抗能力强、长期稳定性好、应用范围广等优点，给出了新系统的结构、工作原理，讨论了系统实施的精度保证措施。最后，分析了系统的精度，并通过实验与双频激光干涉仪的测试结果进行比较。     

Measurement of small vibration by laser interferometer

The method and experimental results of measuring a small vibrating displacement by laser interferometer are introduced in this paper. The dynamic response of a new kind of tiny piezoelectric driver is detected. Results show that this kind of PZN-PZT tiny driver not only has high voltage-displacement sensitivity, but also its frequency response approaches to 1 kHz.Therefore this kind of piezoelectric driver can be used widely in many fields.     

激光切割高精度Z轴调高随动控制系统设计

目的 设计一种基于STM32主控制器芯片与FPGA从控制器芯片的激光切割高精度Z轴调高随动控制系统。方法 介绍该控制系统的工作原理、硬件设计、软件设计以及微电容测量电路的仿真实验。同时,针对系统随动过程中存在干扰的现象,提出基于滑动平均值滤波算法的改进滤波算法。结果 经过上机切割测试验证,该随动控制系统动态跟随精度为0.01 mm,最大跟随速度为500 mm/s。结论 该随动控制系统能够使激光切割机床实现高速高精度的切割。     

压电叠堆在正弦电压激励下振动位移特性的研究

利用激光干涉仪对空载压电叠堆在正弦电压激励下的振动位移进行了测量,通过它的幅频曲线,初步研究了压电叠堆的振动位移特性及其影响因素.