一种反射式光纤传感器的研究

为了解决传统的单端输出Y型分支结构的反射式光纤传感器易受入射光强变化、被测表面形貌不同等因素影响的问题,作者研制了一种具有两个输出端的新结构光纤传感器,并对该光纤传感器在精加工表面上的光反射特性进行了理论分析和实验研究。研究结果表明,光纤测头两输出信号之比与测量距离的变化有较好的线性关系,并能显著减少光源发光强度波动及被测表面粗糙度对位移测量结果的影响,从而有利于提高抗干扰能力和测量精度。因此,这是一种性能比较优越的非接触式微位移传感器。     

对表面粗糙度的非接触测量

应用光纤技术设计了一种新型光纤传感器。该传感器可用于表面粗糙度和微位移测量,本篇论述其在测量表面粗糙度方面的应用。基于光在粗糙表面的散射原理,采用散射光比法,能对Ra≤0.8μm 的粗糙表面实现快速、简便的非接触测量.     

用于测量表面粗糙度的漫射反射比光纤传感器

本文介绍了一种用于测量表面粗糙度的漫射反射比光纤传感器，阐述了它的结构、工作原理、实验结果和特点。它能成功地消除待测表面反射率的变化和光源功率不稳定对测量结果的影响。除用于测量表面粗糙度外，还可用来测量微小位移     

基于图像法的端铣表面粗糙度研究

基于机器视觉理论,采用图像法,实现了对端铣工件表面粗糙度的非接触式无损检测。通过数字显微镜、高分辨率摄像机与计算机相连接的图像采集系统获取端铣工件表面图像,根据端铣原理和端铣痕迹图像特征,提取基于灰度共生矩阵方法(GLCM)的8表面纹理特征参数,探讨各纹理参数与表面粗糙度评定值Ra的变化规律,从而定性评估端铣工件表面粗糙度。建立BP神经网络检测模型,以端铣表面图像纹理特征参数为输入量,对应的表面粗糙度评定值Ra为期望输出,构建了神经网络检测模型。通过测试样本检验,该方法具有较高的检测精度,能够满足表面粗糙度测量的精度要求。     

基于斜射式散射法的曲表面粗糙度原理及其系统研究

针对狭小空间曲表面粗糙度测量精度与效率不足的问题,对光源斜射入狭小空间曲表面形成的空间散射强度信号分布与曲表面粗糙度值之间的关系进行了研究,提出了一种基于斜射式散射法的光纤传感器粗糙度测量系统。首先通过实验构建了测量电压值与光入射角度、传感器与曲表面测量距离及曲表面曲率等参数之间的特性曲线,确定了该系统的测量范围;其次通过标定实验获得了粗糙度值和测量电压值的特性曲线,该特性曲线与理论分析结果相吻合,且呈单调性;最后利用该系统进行了狭小空间曲表面粗糙度的测量实验。研究结果表明,该方法具有一定的可行性,与触针法所获结果之间的误差小于5%,能够进行狭小空间曲表面粗糙度测量。     

具有反射率及亮度补偿功能的光纤振动计

介绍了一种结构简单、价格低、带有反射率和亮度补偿的光纤振动计。该光纤式振动计由发光二极管、光纤探头和两个光子探测器组成。光纤探头的光纤束分为三部分：一根发射光纤、第一邻近接收光纤组（组A）、第二邻近接收光纤组（组B）。光纤组A和光纤组B的输出信号平均值的比值取决于光纤探头和被测表面之间的平均距离，而与被测表面的反射率及亮度无关。根据这一比值可以实现探头与被测表面间距离的估计。然后根据光纤组A和B的标定曲线，对振动计的灵敏度进行了补偿。因为在比值运算中使用的是平均值，所以振动频率的提高不会限制这一技术的使用。实验结果表明，这一方法适宜于动态测量，可以实现被测表面反射率、入射亮度及探头与被测表面间平均距离的补偿。     

弯管内表面铣削加工粗糙度仿真研究

基于一种新颖的内置导轨弯管内表面铣削加工装置,建立针对弯管内表面加工粗糙度预测的球头铣刀铣削加工仿真数学模型,并采用MATALB进行仿真加工计算与微观几何形貌绘制。通过等切削参数实验验证模型有效性,对比表面轮廓仪观测的实验加工表面与模型计算输出的表面微观几何形貌特征,二者呈现相同的变化趋势,且粗糙度值Ra相对误差最大为15.7%,在允许范围内。模型可信度高、可靠性强,对研究弯管内表面加工粗糙度的影响因素有一定理论指导意义。     

微型光纤磁传感器的设计与制作

提出了一种基于微机电系统(MEMS)扭镜结构的光纤磁场传感器,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度进行了检测.该MEMS光纤磁传感器由MEMS扭镜结构、磁性敏感薄膜和双光纤准直器组成.文中分析了器件的磁敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计方法,并给出了器件的结构参数.利用MEMS加工技术成功制作出了MEMS光纤磁传感器样品,最终得到的磁传感器的尺寸为3.7 mm×2.7 mm×0.5mm.对磁传感器进行了实验测试,得到的输出实验值与理论值吻合.测试结果表明,该磁传感器的光纤检测灵敏度可达到0.65 dB/mT,最小可分辨磁场可达167 nT.将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,该传感器兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单、工作时无需电流激励.     

应用光纤位移传感器的润滑油膜厚度检测方法的研究

提出了一种新的应用光纤位移传感器测量润滑油膜状态的方法。介绍了光纤位移传感器的结构和工作原理，并给出了光纤位移传感器测润滑油膜厚度的测量装置系统的没计概要和实验结果。实验测试的结果与数学模型的结论相吻合，从而为润滑油膜状态的测量提供了有效的测试手段。     

干涉法激光-光纤表面粗糙度传感器设计

根据光波的干涉原理,在分析了现有光纤表面粗糙度传感器某些缺陷的基础上,设计了新型干涉型激光－光纤表面粗糙度传感器,为新型非接触式表面粗糙度测量提供了新方法。     

表面粗糙度测量仪工作台设计探讨

传统的触针式轮廓仪,由于易造成表面的损伤,以及只能在实验室环境下使用;而且测量时间较长,已不能满足需要。而一种非接触性的,测量快速、简便,甚至能实现在线或过程测量的表面粗糙度测试方法,则显得具有十分重要的意义。通过对现有触针式轮廓仪工作台的改进的研究,来实现对工作表面粗糙度的非接触式测量。它采用一种新型光纤传感器来测量表面粗糙度和微位移。基于光在粗糙表面的散射原理,采用散射光比法,能对Ra≤0.8um的粗糙表面实现快速、简便的非接触测量。改进后的轮廓仪与通用微型计算机相连,能满足在三维方向上测取粗糙度量值,并将其转化成数字量,用微机处理的要求。     

磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

知识窗

正电动轮廓仪(electric profilometer)是测量表面粗糙度的专用仪器。其工作原理是:将一个极其锐利的针尖沿被测表面以等速缓慢地滑行、工件表面的微观不平度使针尖作上下运动,由传感器变成电信号,经电子装置放大,通过记录器画出工件表面轮廓的放大图,或把信号通过适当的环节,由电表直接读出表面粗糙度轮廓的平均算术偏差Ra的数值。分为感应式、电感式及压电式等。     

光纤F-P干涉传感器进行精密表面粗糙度测量原理探讨

本文在双F-P腔光纤干涉仪测距原理和光纤探针粗糙度测量方法的基础上,提出了光纤F-P干涉传感器的高精度表面粗糙度测量原理.着重探讨了其测试方法.     

光纤型表面粗糙度比较测量仪的研制

本文简单论述根据光散射理论研制的表面粗糙度测量光纤传感器的结构特点,介绍了利用这种新型传感器构成的表面粗糙度比较测量仪的结构原理和性能分析。仪器实际测量精度为±20%,重复精度为±5%。     

基于线结构光的滚动接触表面粗糙度在线测量方法

为了分析表面粗糙度对金属材料滚动接触疲劳性能的影响,提出一种基于线结构光的滚动接触疲劳试件表面粗糙度测量方法,并构建了在线测量与分析系统。通过安装在滚动接触疲劳试验机上的线结构光传感器采集试件表面点云;采用k维树最近邻搜索方法逐点进行邻域分析与统计,利用距离阈值剔除点云中的离群点;针对从原始轮廓分离粗糙度轮廓时,由传统高斯滤波器所导致的端部效应,采用线性外插法进行修正,从而准确计算试件表面粗糙度Ra值。实验结果表明：表面粗糙度测量平均绝对误差为0.08μm,平均相对误差为6.74%,满足粗糙度测量精度要求,为金属材料疲劳损伤演变过程分析提供依据。     

激光—光纤表面粗糙度传感器设计原理分析

本文简要分析了现有两种常规表面粗糙度检查仪的缺点。在此基础上提出了新型激光—光纤表面粗糙度传感器的设计原理,为新型非接触表面粗糙度检查仪商业性产品提供了设计原理。     

表面粗糙度对激光位移传感器测量精度的影响和补偿

激光非接触测量方法已被广泛应用于在机测量加工件,而被测工件表面粗糙度和测量距离对位移传感器精度的影响则少有研究。本文针对位移变化时不同参数的表面粗糙度对工件测量精度的影响,分析激光位移传感器测量表面粗糙度时的误差产生原理,设计了结合粗糙度和位移两项影响因素的误差测量实验,获得了激光干涉仪和激光位移传感器的位移数据。以激光干涉仪数据为基准计算出误差值,进而拟合获得误差模型。实验结果表明,经误差模型补偿后,测量精度提高到±7μm,较高地提升了测量精度,在机床在机测量上有一定应用价值。