气体脉冲压力的激光干涉法测量

对气体动态压力的非接触测量和溯源方法进行了研究。研制了基于激光干涉法测量气体脉冲压力的实验装置,通过光程与压力关系计算分析出气体脉冲压力的幅值和脉宽。建立了动态压力测量模型,并对测量不确定度进行了分析。开展了气体脉冲压力激光干涉测量实验,使用动态压力传感器和激光器进行同步测量,激光干涉法测量结果偏差较小,验证了装置测量的准确性。结果表明：本装置产生的脉冲压力信号稳定可靠,光学测量信号准确度高,具有实时性、非接触、可溯源等优点,可实现气体脉冲压力的测量,装置测量结果的相对标准偏差小于0.8%,测量结果的不确定度小于2%(k=2)。     

激光内通道传输气体热效应对光束质量的影响

针对内通道中的稳态热晕效应与气体的吸收系数,光束与气体的作用长度及光束自身强度分布的关系,从稳态条件下的热传导方程入手,建立了一套激光在内通道传输时气体热效应对光束质量影响的模型.利用该模型计算了环形光束在内通道传输时,光束横截面上的气体温度分布及其引起的最大光程差、波前相位均方根、远场Strehl 比等光束质量参数与激光自身遮拦比、轴向气体速度的关系.模型中对气体温度分布的近似计算与理论的结果基本一致.该模型能够为激光控制系统的设计和性能评估提供一个定性的参考.     

气体折射率的测试光路--用激光干涉条纹计数原理

本文阐述两种气体折射率的测试光路。它们是用白光干涉“O”级条纹定位，激光干涉条纹计数原理作光程差补偿测试。便于自动测量。     

基于长光程气室的多组分气体监测系统

为更好的满足工况环境下多组分危险气体的低浓度范围监测需求,减小测量仪器的体积,提高气体浓度的测量精度,研制了基于怀特池结构的长光程气体吸收池,用于降低仪器的检测限,从而能够探测出低浓度的多组分危险气体。介绍了基于怀特池结构的长光程气体吸收池的设计、工作原理和仿真结果,介绍了光学实验平台的搭建以及红外光源、红外热释电探测器的选型,并在此基础上开展了实验。采用最小二乘法拟合出各个气体的浓度反演模型,使用不同组合的标准气体对模型进行了验证,并计算了实验结果的相对误差。数据结果表明,设计的多组分危险气体在线监测仪器检测限可达5μL/L,测量误差≤±5%F.S.（满量程）,能够满足低浓度多组分危险气体的测量需求。     

基于TDLAS技术的空间真空环境下温度测量技术研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术可用于气体温度的高精度快速测量,但目前TDLAS技术研究一般集中在正压范围内,真空环境下该技术的应用研究较少.空间真空环境由于压力极低,传统的接触式温度测量技术存在众多不确定性因素.本文从热力学温度定义出发,提出并分析了TDLAS技术测量空间真空环境下痕量气体分子振-转温度的可能性和精度.同时以C2H2分子1535.393nm和1535.432nm两条吸收谱线为例,分析了TDLAS技术测量气体分子振-转温度的方法和精度.分析结果表明即使压力达到1.0× 10-3 Pa,如果在实验中选取吸收强度大的谱线对,同时增加有效吸收光程,可以得到比较理想的吸收信号,实现气体分子振-转温度的测量.     

工艺参数对气辅成型过程的影响

为了精确描述气体辅助充填成型中气体穿透推进过程,研究各工艺参数对成型结果的影响,本文基于气体穿透机理的研究分析,将三明治成型理论应用于气辅成型.以矩形平板型腔为例,结合Hele-Shaw流动模型,建立了气辅充填成型首次气体充填过程的压力控制方程和气/液交界面运动方程,对其应用有限元进行数值模拟.对气辅成型气体穿透过程及其基本规律和各工艺参数对成型结果的影响进行了分析和讨论.箅例结果表明:三明治成型理论应用于气辅成型所建数学模型能较好地揭示气体穿透推进过程的基本特征,并可作为气辅成型过程与实验手段相辅相成的研究工具.     

一种(10-5-10-16)Pa·m3/s标准气体流量计的设计

本文设计出下限为5×10-16 Pa·m3/s的标准气体流量计,解决了超灵敏度检漏仪的量值溯源难题.采用基于固定流导法基本原理的标准气体流量计,通过激光打孔和镀膜制备的分子流导元件,成功获得下限为10-10 m3/s的分子流导;采用电容薄膜真空计作为参考标准测量压力,将直接供气、膨胀衰减压力及标准混合气体三种方法集成在...     

一种用于线膨胀系数测量的高稳定性激光干涉系统

介绍了一种可以对材料长度变化进行测量的高稳定性双光程激光干涉系统,由于该干涉系统的测量光路和参考光路具有相似的传播路径,光程差仅由被测试样的长度引起,干涉系统具有较强的抵抗环境温度变化和振动等外界干扰的能力。通过平晶反射膜测量试验,对干涉系统的稳定性进行了验证,结果表明在6. 5 h内测量数据的标准偏差为4. 2 nm。该激光干涉系统可用于材料尺寸变化(如线膨胀系数)的高准确度测量。     

基于分压力测量的真空材料放气率测试方法研究

在实际工程应用中,除了需要知道真空材料的总放气率之外,往往还关心的是材料放出的某种单一气体的放气率.为此,本文提出了基于分压力测量的真空材料放气率测试方法,通过采用四极质谱计测量小孔两端的分压力来测试单一气体的放气率.基于该方法设计了测试装置,主要由真空抽气系统、双通道气路转换测试系统、压力测量与质谱分析系统三部分组成.该方.法的提出可以解决测试材料单一气体放气率的问题,同时也提高了测试结果的准确性.     

基于TDLAS直接吸收法的气体压力测量技术研究

针对气体压力无接触测量需求,开展了基于TDLAS直接吸收法的气压测量技术分析。以CO2为研究对象,通过对以朗伯-比尔定律为基础的吸收光谱理论研究,建立压力测量模型,并利用MATLAB软件对气压测量过程进行仿真,将仿真结果与SpectraPlot结果进行对比,同时搭建实验系统进行验证。结果显示在1～2 atm的气压范围内,吸光度曲线仿真结果与SpectraPlot的结果高度重合,积分吸光度值最大偏差小于8%;压力测量实验结果相对误差呈现随压力增大而增大的趋势,该结果为以后吸收光谱法测量中压气体进一步研究提供了参考。     

脉冲式动态压力溯源方法研究

动态压力测试在工业领域应用越来越广泛,而可靠的校准技术则是动态压力量值准确的保障,溯源问题一直是制约动态压力校准技术发展的瓶颈。本文以基于激光干涉的可溯源动态压力测量方法为研究对象,针对液体脉冲压力的特点,建立基于牛顿第二定律的脉冲压力测量模型,对各影响因素引入的误差进行分析和测试,通过压力传感器校准试验完成激光干涉测量可行性验证和测量不确定度分析,实现脉冲压力的可靠溯源。     

基于误差相消原理的光程倍增测量方法

针对大尺寸激光测距类仪器的量值溯源问题,研究了一种基于误差相消原理光程倍增的长距离测量方法,建立具有误差相消特性的测量模型,系统实现了4倍光程倍增,具有倍程结构简单、测量准确度高、测量稳定性好、连续测量等特点。实验复现了室内13m的虚拟长度基线,验证了测量方法的可行性,该方法有望将中远距离的基线场测距缩短至室内完成,将大空间的室内长距离测量缩短至小空间内的短距离测量。     

空气声高声压的激光活塞法溯源技术研究

目前空气声高声压的溯源存在空白,基于激光-活塞发声器法,采用激光直接测量高声压下活塞振速的方法进行研究,实现了180 dB下高声压的溯源,并通过试验验证了理论公式和结果的一致性,为高声压的绝对溯源提供了技术方法,保障了高声压量值的准确可靠.     

Laser heterodyne method for high-resolution gas-density measurements

A new method for noncontact, high-resolution measurement of gas density is described. The method uses a two-frequency Zeeman-split He-Ne laser and cumulative phase-measuring electronics. The measurement is resolved in two dimensions and provides density that is averaged only along the length of the laser beam that passes through the test section. The technique is based on highly accurate measurement of the optical path-length change of the laser beam as it passes through a test cell (in principle, to within 0.001lambda, where lambda is the wavelength of the laser). The technique also provides a very large dynamic range (again, in principle, up to 10(10)), which makes the method additionally attractive. Although the optical path length through the test section is directly related to the index of refraction, and hence to the density of the gas, the method can also be used to measure temperature (if the gas pressure is known) or pressure (if the temperature is known).     

微压力标准装置研制

详细介绍了一种液体压力计微压标准装置的研制,采用超声波液位定位技术实现液位准确定位,并采用激光干涉技术实现了液柱高度准确测量,同时对温度控制、位移控制、数据采集处理等分系统设计进行介绍,最后对微压标准装置进行了测量不确定度分析和验证,该标准装置填补国防系统5 kPa以下微压量值传递空白,解决国防系统高准确度微压仪器仪表...     

三维激光多普勒振动测量方法研究综述

激光多普勒频移对面内振动不敏感的特点使三维激光多普勒测振成为了一道难题,为解决此难题,各研究机构开展了相关研究并提出了多个解决方案。本文介绍了四种基于不同原理的三维激光多普勒振动测量方法——基于多个光学头的三维振动测量方法、基于一台LSV测振的三维振动测量方法、结合频闪方法的三维振动测量方法、基于单光学头的三维振动测量方法,总结每种方法的优缺点及实际应用效果,并展望三维激光多普勒振动测量技术未来的发展方向。     

基于空间位姿测量设备溯源的轨迹规划

研究了不同空间轨迹曲线对激光跟踪仪、视觉测量设备等影响,以规划标准路径,保证经济、高效且高精度。以工业机器人为研究对象,建立机器人Denavit-Hartenberg(D-H)参数模型,对其结构和连杆参数进行分析,推导运动学方程,利用MATLAB Robotics toolbox分析验证机器人正、逆向运动学的正确性。在工业机器人运动学模型的基础上进行轨迹规划,分析了在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划方法,在MATLAB Robotics toolbox环境下对三次和五次多项式插值法等多种不同轨迹进行仿真,得出在关节空间中采取高次多项式插值法进行标准轨迹规划的初步结论,验证了关节轨迹的平顺性,保证测量设备的速度和连续性。为后续研究轨迹对不同测量设备的影响,规划标准路径进行测量设备的溯源提供理论基础。     

计量仪器的远程量值传递与溯源技术探讨

传统的量值传递与溯源方式存在两个问题,一是必须离线方式进行,把工作用计量器具定期拆下来,送到相应技术机构,在规定的实验环境下进行检定或校准,影响正常生产进程,二是都属于静态或稳态测试过程,只能获得参比工作条件下仪器的基本误差,不能获得现场应用中的附加误差.仪器物联网技术的发展使人们看到解决这两个问题的希望,如果能够利用...     

激光粒子计数器校准中气溶胶稀释方法的研究

为了解决无法通过直接比较法实现激光粒子计数器对凝结核粒子计数器的溯源问题,根据伯努利气体流动原理和气溶胶稀释比例的计算方法,分析了气溶胶在稀释过程中,存在随着补充气体流量的增加,稀释器腔体内压力不恒定的问题,提出了一种新的气溶胶稀释方法,可满足激光粒子计数的溯源问题。实验结果表明,该方法解决了补充气体对气溶胶出气口流量的干扰问题,同时能够对高浓度气溶胶中不同粒径的0～90倍范围内稀释比例保持较好的一致性,测量数据与理论计算值的最大相对误差不超过4.4%。