超精表面三维形貌相移干涉检测实验研究

超精表面检测技术已成为超精密测量技术重要组成部分。本文提出了一种超精表面三维形貌的相移干涉显微检测方法。检测系统引入偏振分光棱镜,建立相移检偏干涉与三维形貌重构模型,采用四帧相移与轮廓中线法进行相位与粗糙度参数计算。编制图像处理与系统测试软件,并对标准样品进行实验,结果表明：样品粗糙度重复测量精度达2.8nm,测试系统具有抗干扰能力强、稳定性好等特点。     

改进的双 N 步相移轮廓术

条纹投影三维测量中,双 N 步相移轮廓术通过扩充一倍的投影条纹数量以补偿由测量系统的非线性响应导致的相位 误差,但测量效率也因此降低。 针对这一问题,提出了一种改进的双 N 步相移方法,该方法与传统的双 N 步相移法相比,在减 少相移条纹数量的同时保持了测量精度。 利用删减后的条纹计算原始和附加相位值,融合两相位实现物体的三维重建。 实验 结果表明,与传统双 N 步相移法相比,所提方法具有相同的相位误差补偿精度,并将测量效率提高了 16. 7%,同时证实了本文 采用的三频分层相位展开的可靠度要优于三频外差法的相位展开可靠度。     

Morlet复小波算法在自适应电流保护中的应用研究

自适应电流保护算法中关键之一是实时而准确地计算系统等值参数。一般傅氏算法在计算系统等值阻抗时受短路电流非周期分量和电网频率不稳定的影响,会产生较大的误差。而Morlet复小波算法具有频率特性好,不受非整次谐波、非周期分量及电网频率波动的影响,因此本文提出了采用全周Morlet复小波算法计算系统等值参数的方法,通过选择合理的Morlet复小波函数参数,提取配电网典型故障电流电压的工频分量来计算系统等值参数。经仿真分析表明用该方法实时计算等值参数,精度高,能满足保护性能要求,具有很高的工程实用价值。     

Morlet复小波算法在自适应电流保护中的应用研究

自适应电流保护算法中关键之一是实时而准确地计算系统等值参数.一般傅氏算法在计算系统等值阻抗时受短路电流非周期分量和电网频率不稳定的影响,会产生较大的误差.而Morlet复小波算法具有频率特性好,不受非整次谐波、非周期分量及电网频率波动的影响,因此本文提出了采用全周Morlet复小波算法计算系统等值参数的方法,通过选择合理的Morlet复小波函数参数,提取配电网典型故障电流电压的工频分量来计算系统等值参数.经仿真分析表明用该方法实时计算等值参数,精度高,能满足保护性能要求,具有很高的工程实用价值.     

高精度压电陶瓷相移器设计

文中采用压电陶瓷柱和自行设计的0-300V直流可调电源制作高精度压电陶瓷相移器,并由计算机通过D/A转换板输出电压进行控制,采用CCD组成闭环反馈.经过标定,相移器的相位误差在±3°之内.该相移器的使用提高光学无损检测的测量精度,而且经济性很好.     

基于小波分析的感应电动机复合故障诊断

对于存在偏心故障的感应电动机,检测其振动信号,并应用连续小波变换进行信号分析,判断是否出现碰摩故障。通过增加Morlet小波函数的时域波形波峰数,减小Morlet小波函数的频域带宽,从而减轻采用Morlet小波函数进行连续小波变换时的频域混叠现象。对于偏心故障及偏心和碰摩同时存在的复合故障信号,应用连续小波变换提取中心频率为25、75和100Hz的3个子频段信号。引入子频段提取信号的能量表达式,计算得到两种故障形式子频段信号能量值并进行对比。将中心频率25、75Hz这2个子频段提取信号能量值作为区分两种不同故障形式的特征量。通过实验采集三相感应电动机偏心,偏心 轻微碰摩,偏心 严重碰摩3组故障信号并进行信号分析,以验证该方法的有效性。     

基于Morlet复小波的牵引网故障相量估算法研究

牵引网故障前后稳态相量幅值和相位的估算对测距的精度有着至关重要的影响.提出了基于Morlet复小波的相量估算算法,由于采用具有较好频率特性的Morlet复小波,因此该算法的稳定性优于传统傅里叶算法,同时不受整次、非整次谐波及非周期衰减分量的影响,相量估算精度高,鲁棒性强.进一步讨论了各参数对算法性能的影响以及参数选择方法.最后将该算法应用于牵引网典型故障电流工频相量的提取,仿真分析表明其计算精度高,可充分满足测距的要求,因此有很高的工程实用价值.     

基于小波变换和三点法的基波频率测量

小波变换可以在非同步交流采样情况下,提取畸变信号中的基波分量,但检测结果存在少许误差。三点法可通过任意三个等间隔检测点提取正弦信号频率,但检测点误差会严重影响测频精度。对三点法误差的数学机理进行分析发现,合理的选择检测点之间的间隔可以使结果误差最小。极值分析和牛顿迭代法可被用来近似计算最优检测点间隔。通过误差的抑制和个别较大误差结果的剔除,小波变换能与三点法结合对电网中畸变信号的基波频率进行高精度检测。仿真算例证明本文算法精度要优于小波变换与过零法或极值法结合的算法精度。     

自适应小波算法在配电网电流保护中的应用研究

Morlet复小波算法在计算电力系统基波分量时比传统的傅里叶算法有更高的精确度,为了更好的发挥该算法的优越性,本文主要分析了Morlet复小波算法自身参数变化时对计算基波分量精度的影响,并在此基础上提出了一种具有自适应性的Morlet复小波算法,最后仿真结果表明所提出的具有自适应性的Morlet复小波算法在配电网电流保护中的应用是可行的。     

基于EMD滤波改进的直流电流互感器现场测试研究

直流电流互感器是高压直流输电系统的核心设备,其现场测试系统设计的合理性、准确性对直流输电系统尤为重要.对当前直流电流互感器现场测试系统存在误差的原因进行分析,提出了改进的直流电流互感器现场闭环测试方法.该方法通过高精度同步模块实现标准源模拟量和被测数字量的同步采集,解决了延时造成的误差;通过18位高精度A/D采集并引入EMD算法对电流直流分量进行提取,滤除了大量谐波,提高了测试系统的测量精度;设计了用于直流电流互感器暂态阶跃响应测试的阶跃源系统,并通过实验证明了该系统的可行性.提出的改进的直流电流互感器闭环测试系统由于解决了延时误差,减小了谐波误差,可提高测试系统的测量精度,并且由于EMD算法计算简单可靠,有较高的工程应用性.     

The holographic reconstructing algorithm and its error analysis about phase-shifting phase measurement

Phase-shifting measurement and its error estimation method were studied according to the holographic principle. A function of synchronous superposition of object complex amplitude reconstructed from N-step phase-shifting through one integral period (N-step phase-shifting function for short) was proposed. In N-step phase-shifting measurement, the interferograms are seen as a series of in-line holograms and the reference beam is an ideal parallel-plane wave. So the N-step phase-shifting function can be obtained by multiplying the interferogram by the original reference wave. In ideal conditions, the proposed method is a kind of synchronous superposition algorithm in which the complex amplitude is separated, measured and superposed. When error exists in measurement, the result of the N-step phase-shifting function is the optimal expected value of the least-squares fitting method. In the above method, the N+1-step phase-shifting function can be obtained from the N-step phase-shifting function. It shows that the N-step phase-shifting function can be separated into two parts: the ideal N-step phase-shifting function and its errors. The phase-shifting errors in N-steps phase-shifting phase measurement can be treated the same as the relative errors of amplitude and intensity under the understanding of the N+1-step phase-shifting function. The difficulties of the error estimation in phase-shifting phase measurement were restricted by this error estimation method. Meanwhile, the maximum error estimation method of phase-shifting phase measurement and its formula were proposed. Translated from Acta Optica Sinica, 2006, 26(9): 1 367–1 371 [译自: 光学学报]     

基于局部光栅补全的反光物体三维重建

针对结构光三维重建过程中,因表面强反光造成光栅形变而导致的相位误差、重建精度降低的问题,提出一种基于局部光栅补全的重建方法。首先对被测物体自身材料特性以及镜面反射角等引发三维重建点云模型缺失现象的反光因素进行分析。其次在相位展开前,引入局部光栅补全法,对反光区光栅丢失部分进行补全,以相移法加互补格雷码重建法为基础提高相位展开精度。最后,通过搭建单目结构光三维重建系统,对平面度误差在0.5 mm范围内的反光矩形铝合金板进行三维重建。实验表明,本文提出的改进方法可以有效补全因物体表面反光造成的重建缺失,其相位解码信息更加完备,重建率相较于传统方法提升了25%,平面度误差率降低了28.2%。     

基于全绕组拓扑结构的移相变压器建模及应用

针对现有移相变压器稳态数学模型不能适用于内外部端口故障电气量计算的问题,基于相分量法建立其全相数学模型。以对称双芯式移相变压器为例,根据其电磁约束关系,推导出节点电压与电流间的关系式,再通过绕组拓扑结构对节点进行合并及接地处理,得到移相变压器的导纳矩阵和全相等效电路模型,并对矩阵进行修正以适应不同故障情况下的计算。最后,利用该模型分析了对称双芯式移相变压器在不同相序网络中的运行特性。对比仿真结果可知,所建全相数学模型能够准确计算各类端口故障下的电气量,所得等效相序电路可以有效反映不同序分量下移相变压器的运行特性。     

基于全频移相网络的电功率精确测量方法

针对越来越多的非线性电气器件及装置对电力系统的影响和危害,提出一种基于全频移相网络的电气参数精确测量方法。该方法适合于测量含有高次谐波的非正弦电路中的电气参量。所设计的全频移相网络能对多种频率信号恒定相移90,°具有优越的相频特性和幅频特性。在高次谐波存在的环境下,对电压、电流信号采样后,直接通过移相网络和简单的数值计算即可实时并精确地测量出无功功率、有功功率等电气参量。最后,对用单片机实现的该测量方法进行仿真和分析,结果表明,该方法具有实时、高精度的优点,并且可以用普通单片机来实现。     

融合相机与激光雷达的目标检测与尺寸测量

针对三维场景下的目标检测与尺寸测量任务,设计了一种融合激光雷达和相机传感器的三维目标检测和尺寸测量算 法。 使用基于卷积神经网络的二维目标检测器提取目标的二维检测框,结合图像中的二维检测框和几何投影关系获取包含物 体的三维视锥点云,由欧氏聚类方法获得物体的聚类点云,实现了物体的三维目标检测。 提出了基于目标二维检测框的改进尺 寸测量方案以替代原有点云聚类后得到的三维框信息,提高了物体尺寸测量的精度。 在现有数据集上评估测试了目标检测与 尺寸测量的精度,实验结果表明,二维目标检测器 YOLOv7 在检测数据集上的平均检测精度达到了 81%,改进尺寸测量方案在 物体尺寸测量时的测量误差在 5%以内,对于较远物体或较小物体的目标检测和尺寸测量也具有很好的效果。     

实现线性测量的光学电压传感器设计

设计了一种采用径向偏振光栅实现线性测量的光学电压传感器。将光学晶体的电光相位延迟角转化成环形光斑的同步旋转,由图像转换器将环形光斑转换为条形光斑,通过图像采集系统定位条形光斑暗纹的中心位置来获得被测电压值。应用琼斯矩阵证明了光斑暗纹中心位置与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了计算方法,并给出了锗酸铋(BGO)晶体和铌酸锂(LN)晶体的实验验证。结果表明该光学电压传感器的测量模式与光强无关,可直接测量172°的电光相位延迟角,测量误差小于0.5%,实现了对电压的线性测量。     

基于改进离散余弦最小二乘相位展开法的三维形貌重构

相位展开图的质量是光栅投影法中三维重建的重要环节。在对变形条纹进行相位解调后,需要将卷叠的相位在整个区域范围内展开,此环节直接影响被测物的三维重建结果。针对基于离散余弦最小二乘相位展开法在有干扰情况下不能得到正确展开结果的问题,提出利用行列展开法对离散余弦最小二乘法进行改进,减少相位展开过程中误差。仿真和实验结果表明,利用改进余弦离散最小二乘法相位展开提高了相位展开图的质量,对提高三维重建精度具有实际意义。     

基于最优小波包变换的功率测量算法研究

本文深入分析了正交小波包的原理和最优小波包基的选取方法,首次提出了基于最优小波包的电压、电流有效值及有功功率的分频带测量算法,该算法可自适应划分频带,并完成基波和谐波有功功率的测量。本文通过采用dMO小波进行仿真实验,可看出基于最优小波包的电压、电流有效值及有功功率分频带测量算法是可行的,其电压、电流有效值及有功功率在总频带上的相对误差小于6×10^-5,有功功率在各子频带测量的引用误差小于8．3×10^-5。