应用于数字散斑干涉测量的相移器结构设计

针对传统基于压电陶瓷的相移器存在的反射镜偏转和测量误差问题,设计了一种应用于数字散斑干涉测量的相移器结构。通过双夹持臂的结构起到导向作用,能够直接减小相移过程中出现的反射镜偏转问题,进而有效降低了传统相移器由于反射镜偏转导致的相移误差,提高了相移器的工作精度。通过计算反射镜偏转所造成的测量误差,对传统相移器和所设计的相移器进行力学性能仿真分析和试验。试验结果表明,在相同条件下,相对于传统相移器结构,所设计的相移器结构可减少30%的相移误差,大幅提高了数字散斑干涉技术的测量精度。在数字散斑干涉测量中,所设计的相移器结构具有很强的实用性。     

透明光学材料折射率的快速简易测量方法

对目前的折射率测量方法做了简要分析,提出了一种测量透明光学材料折射率的快速简易方法。首先对实验装置和光路原理进行了描述和分析,然后利用650 nm的半导体激光器测量了熔石英平行平板玻璃的折射率,在当前的实验条件下不确定度为0. 001。如果采用更高分辨率的示波器和平行度更高的平行平板,则折射率测量精度更高。     

宽基准电压范围D/A转换芯片MAX514及其应用

本文介绍了一种有12位精度、串行接口的四路D/A转换器MAX514.并介绍了其在麦克尔逊相移干涉测量相移器压电陶瓷驱动电源设计中的应用.     

宽基准电压范围D/A转换芯片MAX514及其应用

本文介绍了一种有12位精度、串行接口的四路D/A转换器MAX514,并介绍了其在麦克尔逊相移干涉测量相移器压电陶瓷驱动电源设计中的应用。     

基于格雷码和多步相移法的双目立体视觉三维测量技术研究

传统的被动式双目立体视觉三维测量技术,具有操作简单,使用灵活方便,相机标定技术成熟的优点,但是对于特征点稀疏图像,寻找匹配点困难,匹配精度低。编码结构光测量方式通过向待测物体投射特定的编码图案,获取编码图像进行解码求解物体的三维信息,具有着测量精度高,速度快的优点,但是存在着投影仪标定精度低,实现难度大的缺点。提出了将双目立体视觉和编码结构光相结合的三维测量方法,在完成双目校正的基础上,向待测物体投射格雷码图案和多步相移图案,给予被测物体容易识别和可控制的特征信息,最后求取物体的三维信息。而且通过实验论证了投射多步相移图案比起4步相移图案,测量精度更高,能够更好的体现物体细节。     

一种基于TDC的相对频差测量方法

提出了一种基于时间/数字转换器( TDC)的频率差测量方法.该方法使用延迟链和参考时钟结合的TDC直接数字量化频率差.测量系统与非线性标定模块均在现场可编程门阵列( FPGA)中实现.为了对频率差检测精度进行评估,使用振荡器作为仿真输入信号进行了实验.结果显示:所提出的测量方法对ΔF/F的测量噪声可以达到1 ×10-8/ 槡Hz.在实验结果的基础上,对测量噪声的来源进行了分析.     

纸张平整度视觉精密测量系统

针对纸张平整度测量,研究和提出了基于四步相移法的面结构光三维测量方法.首先,DLP投射正弦条纹图像到待测纸张表面,光栅条纹以1/4周期为步长平移扫描.然后由相机采集经待测纸张表面形貌调制后的结构光分布信息,并利用四步相移法获取结构光图像的相位主值.最后采用多频外差原理实现解调,获得绝对图像相位的解调信息,经相位与高度之间的映射关系得到纸张高度信息并重建出纸张表面形貌.采用纸张表面点云高度坐标的极差和标准偏差对其平整度进行定量评价.实验结果表明,测量精度达到0.1mm,测量时间小于2秒,其稳定性和测量精度能够满足纸张平整度的测量要求.     

基于频闪干涉的微结构三维运动测量方法

微机电系统中微结构特征尺寸在微米亚微米,且谐振频率可达兆赫,对其进行动态测量困难。介绍了一种基于频闪照明与显微相移干涉原理的微结构三维运动测量方法,并给出了微镜的测量结果。测量结果可作为设计与制造工艺反馈。     

自适应等精度频率测量方法与实现

提出了一种自适应等精度频率测量方法.与传统测量方法相比,很好的解决了因存在±1计数误差而造成测量精度不高的问题.采用自适应分段设置最优时限闸门,消除了预设闸门的延时带来的不足,简化了电路结构,实现了宽范围、高精度测量.采用单片机设计了该频率测量方法的软硬件系统,实际测量结果表明被测频率在0.01 Hz-500 kHz范围内,测量精度达到0.001 Hz以上.     

基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法

为了解决传统航天器姿态测量方法中存在的误差率高的问题,提出基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法。首先对使用的精密星敏感器进行设计,并将在不影响航天器运行的前提下安装在合适的位置上。通过建立运动坐标系、坐标参数转换和设置姿态参数三个步骤得出航天器运动模型,在该模型下分析出航天器姿态的基本运动规律、利用精密星敏感器识别并选取航天器空间下的任意三个星点,最后综合定位的星点和航天器姿态的运动规律,从不同的角度上确定航天器姿态测量结果,为了提高航天器姿态测量结果的精度进行标定处理。通过模拟实验分析得出结论：与传统测量方法相比,基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法的平均误差率降低了6.0%。     

基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置的性能研究

采用基于电磁补偿原理的精密天平,研制了一种微纳力值标准装置。通过高等级的标准砝码对天平进行校准,实现标准装置力值的SI溯源,在500 nN~500μN范围的力值测量标准不确定度小于0.7%。该装置用于对原子力显微镜（AFM）微悬臂弹性常数和微小力值传感器的力值提供准确的溯源。采用多自由度位置调整系统调整被测微悬臂或传感器的位置及俯仰角度,提高了定位准确度。对几种不同弹性常数的AFM微悬臂进行测量,测量结果的标准偏差小于1.6%,满足高准确度微小力值测量的要求。     

基于单片机控制的数字移相器设计

本文介绍了一种基于单片机控制的数字移相器，其采用环形队列实现信号波形的任意相位移相，且保持波形的幅度、频率不变。文中对其软、硬件的设计作了较为详细的阐述。     

一种钢轨动态轮廓数据校准方法研究

为减轻轨检车振动对车载视觉测量系统动态测量钢轨轮廓的不利影响,提出一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法ICP(Iterative Closest Point)的数据校准方法。通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟了振动对测量的影响。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088 mm、0.085 mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227 mm、±0.219 mm,该方法有较好的精度,可应用于工程测量。     

一种用于高能离子注入机射频加速的数字移相器设计

设计了一种基于STM32F405RGT6微处理器和AD9959的高能离子注入机射频加速用数字移相器,首先介绍了移相器的系统组成和工作原理及如何实现高能离子注入机多腔射频加速系统中射频电源的相位控制,然后对微处理器、DDS芯片AD9959、时钟分配芯片AD9510等硬件电路原理和控制软件设计作了详细的介绍;实验结果表明该移相器实现了16通道正弦信号输出,输出波形频率和相位值分辨率分别高达0.02Hz和0.05°,可以完成任意两路之间的相位差调节和设置。该移相器结构简单,性能稳定可靠,能够满足高能离子注入机多腔射频加速系统中射频电源的相位控制要求。     

基于图像处理的膏体推进剂火焰测温

膏体推进剂火焰温度测量对推进剂配方的研制及火箭发动机的设计具有重要意义.为了测试推进剂燃料温度分布,采用彩色CCD比色测温技术,设计了一种非接触式膏体推进剂火焰测温系统.利用黑体炉对测温系统进行标定,通过现场本生灯试验对测温系统进行精度检验,最后,对青体推进剂在开放空间内的燃烧火焰进行图像测温.结果表明方法简单可靠,基本满足青体推进剂火焰测温要求,由于系统拍摄图像实际上是火焰在CCD靶面上投影叠加的效果,对最终处理结果具有一定影响,方法仍有待改进.     

基于MSP430的二线制高精度表头设计

针对传统的二线制表头在高温下测量精度差、温漂大的特点,提出了一种在高温下的高精度数显表头的设计方案。分别介绍了其软硬件的实现方法,即采用超低功耗微处理器MSP430F4250采集回路中的电流值,采用24位ADC转换器ADS1244进行模数转换,最后将经过运算的变送器输出信号值在LED数码管中加以显示。实测结果证明,该表头在高温下测量精度高、工作可靠、抗干扰性强、实用性强,势必会成为无源二线制仪表的发展方向。     

Robot metrology using two kinds of measurement equipment

This study was designed to compare the effectiveness of using two measurement devices: the WATSMART system and the WILDCAT theodolite system for robot metrology. The former device is less expensive, and runs automatically. The theodolite system has a better resolution but is more expensive, and runs manually. The objective was to determine the agreement in their measurement accuracy, variation, and the resulting best performance condition for the robot (i.e. optimal factor–level combination) between the two kinds of measurement equipment. The idea was that even if the accuracy and variation of the equipment differed, if the practical aspects (i.e. measurement performance and the purpose of measurement) were acceptable, the less expensive equipment would provide cost and automation benefits. The experiment was conducted on a PRO-ARM RS-2200, five axis, open loop, joint-coordinate type, educational robot. A Taguchi L27 orthogonal array was selected for the experimentation. Seven controllable factors (load, speed, distance moved, orientation of the robot arm, direction of travel, height of travel, and the starting point), along with three interactions, were studied. The accuracy of the robot and the best factor–level combination (FLC) were computed for each set of observations. The mean, standard deviation and maximum values for the two pieces of equipment were also computed. Based on this, the agreement between the two equipment was deduced. Although some similarity existed, the results were not good enough to convince the authors that the two measurement systems were equally effective. Recommendations are made for the appropriate situations for using each of the measurement devices.     

一种整小数结合式激光外差信号处理方法

为解决在纳米级分辨力激光外差干涉测量中,由于倍频计数限制引起的在大量程条件下测量分辨力难以提高的难题,提出一种新颖的基于锁相环倍频和相位解调技术相结合的整数、小数结合计数式检测方法。该方法采用数字电路式对顶、错位脉冲消除预处理法得到外差信号的整数相位,再采用高分辨力的鉴相方法获得小数相位,并实现整数、小数相位的正确结合。实验和分析结果表明:采用该方法的激光外差干涉测量系统,动态测量分辨力达到10 nm,与HP5528在1.2m的测量范围内比对测量结果的差值小于0.09μm,静态测量相位分辨力为0.011°,对应的静态测量分辨力优于0.1 nm。应用提出的测量方法,为大范围高分辨力的动态位移测量提供一种有效的技术途径,同时,提高了激光外差干涉系统的测量分辨力。     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

基于光电振荡器原理的测距方法研究

为了在大尺度空间内实现更高的测距精度,把激光测距转化为通过测量微波频率测距,提出了一种基于光电振荡器原理的高精度测距方法。该方法利用光电振荡器产生的低相位噪声、稳定、频谱干净的微波信号,把被测距离作为谐振腔的一部分加入到反馈回路中形成震荡,将长度信息转化为频率信息,利用基频的N次谐波进行测量,将测量误差大大降低,实验表明该方法能够达到10μm的分辨力。本文讨论了制约其稳定和实际应用的主要因素,提出了可能的发展方向和改进措施。