光栅横向位移遥测传感器

介绍了一种光栅横向位移遥测传感器,被测位移和光束方向垂直。该系统利用激光光栅的多普勒效应进行测量,采用差路结构。理论计算和实验表明,此系统测量范围大、信号质量好、分辨率和测量精度高,并具有很大的景深范围,可应用于具体生产环境中的位移遥测。     

采用光栅成像原理的光栅位移传感器

本文从光栅成像理论出发，导出了具有结构简单，且能在大间隙下工作的光栅成像型位移传感器。并系统地探讨了这种传感器的理论，给出其实验结果。     

光栅位移传感器在高压开关机构位移测量中的应用

针对高压开关机构位移测量,采用计量光栅位移情感嚣,根据莫尔条纹原理测量机械位移,进而通过高速ADC进行数据采集,利用DSP采进行信号处理;同时提出了一种新的位移测量方法,可以完成高速鉴向和计数测量.与老式的测量方法相比,大大提高了精度.     

基于虚拟仪器技术的光栅位移测量系统

介绍了一套基于虚拟仪器技术的光栅位移测量系统，阐明了系统的测量原理、硬件组成、软件设计。利用虚拟仪器技术的软件优势，把条纹计数细分算法融入数据处理中，提高了系统的抗干扰能力以及测量分辨率。     

光栅纳米测量的研究与进展

概括分析了光栅纳米测量中双光栅测量系统、炫耀光栅测量系统、基于误差修正技术的纳米光栅测量系统的测量原理及其关键技术，重点讨论了基于二次莫尔条纹原理的纳米光栅测量系统的测量原理。在对上述各测量系统分析研究的基础上，指出光栅纳米测量进一步研究的关键在于：研究基于新型测量原理的光栅纳米测量系统，研制光栅纳米测量系统的精密机械调整机构、光电信号处理和细分技术、误差分离和修正技术等。     

光栅横向位移遥测传感器的焦深分析

本文研制了基于光栅多普勒效应的横向位移遥测传感器,破测位移和光束方向垂直:成功地实现了2～50米的远距离光栅横向位移测量。针对不同的测量光路在理论和实验上提出并证明了系统焦深范围的计算公式。本系统分辨力为0.4μm。     

光栅线位移传感器精度的影响因素分析

光栅位置检测系统是数控机床的重要组成部分,其测量精度直接决定了数控机床的精度。文章分析了影响光栅线位移传感器精度的因素,对刻线面机械加工质量、光栅标尺刻划环境、机械误差及温度因素对光栅标尺精度的影响进行分析,通过公式推导,曲线对比,分析了所列因素对位移传感器精度的影响大小,并针对影响因素提出了提高精度的相应措施。     

纳米测量精度光栅传感器研究综述

概括分析了光栅纳米测量中双光栅测量系统、炫耀光栅测量系统、基于误差修正技术的光栅纳米测量系统、基于二次莫尔条纹原理的纳米光栅测量系统的测量原理。介绍了纳米测量精度光栅传感器研究的关键技术。     

光栅横向位移遥测传感器

介绍了一种光栅横向位移遥测传感器,被测位移和光束方向垂直。该系统利用激光光栅的多普勒效应进行测量,采用差动光路结构。理论计算和实验表明,此系统测量范围大、信号质量好、分辨率和测量精度高,并具有很大的景深范围,可应用于具体生产环境中的位移遥测。     

动态振动位移的高速精密测量方法研究

为了克服常规位移测量计数器测量的动态范围窄的缺点，介绍了一种能够精密测量振动位移的方法。该方法采用莫尔条纹技术测量位移，通过高速数据采集和高速信号处理，能够测量机械结构的大幅度、宽动态范围的振动位移。由于振动位移的方向随时改变，测量时对鉴向的要求比较高。本文提出了一种莫尔条纹计数细分方法，可以完成高速鉴向及可逆计数。该方法具有量程大、分辨率高、响应速度快、抗干扰的特点。     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

超精密外差利特罗式光栅干涉仪位移测量系统

开展了扫描干涉光刻机工作台超精密位移测量的实验研究,以提高扫描干涉光刻机的环境鲁棒性。针对扫描干涉光刻机工作台位移测量精度,提出了新型高环境鲁棒性外差利特罗式光栅干涉仪测量系统。介绍了系统测量原理,设计了测量系统,提出了基于Elden公式的系统死程误差建模方法。设计制造了尺寸仅为48mm×48mm×18mm的光栅干涉仪。基于误差模型计算了死程误差,计算结果表明:对于1.52mm死程的光栅干涉仪,宽松的环境波动指标(温度波动为0.01℃、压力梯度为±7.5Pa、相对湿度波动为1.5%、CO2含量波动为±50×10-6)仅引起±0.05nm的死程误差。最后,设计了基于商用双频激光平面镜干涉仪的测量比对系统,开展了光栅干涉仪原理验证实验和测并量稳定性实验。原理验证实验表明:光栅干涉仪原理正确且系统分辨率达0.41nm。测量稳定性实验表明:常规实验室环境下,环境波动引起的死程误差为7.59nm(3σ)@0.9Hz1~10Hz,优于同等环境条件下平面镜干涉仪的31.11nm(3σ)@0.9Hz1~10Hz。实验结果显示系统具有很高的环境鲁棒性。     

Volume-grating digital speckle pattern interferometry for measurement of dynamic out-of-plane displacement fields

Volume-grating digital speckle pattern interferometry used for measuring dynamic out-of-plane displacement fields of a continuously deformed object is proposed in this paper. These continuous out-of-plane displacement fields can be successfully measured by using the method discussed in the paper. A comparison between theoretical and experimental results is presented in the text.     

紫外平面刻划光栅杂散光数值分析及测试

杂散光是光栅的重要技术指标,它直接影响光栅的信噪比,紫外波段的杂散光对光谱分析尤为不利.为了考察平面刻划光栅用于光谱仪器时产生的杂散光,采用标量衍射理论数值分析了杂散光产生的原因.数值模拟结果表明,紫外平面刻划光栅刻槽周期随机误差以及刻槽深度随机误差是杂散光的主要来源,而光栅杂散光对光栅表面小尺度随机粗糙度并不敏感.提出了平面光栅光谱仪出射狭缝相对宽度的概念,数值分析了仪器出射狭缝高度及出射狭缝相对宽度与杂散光强度的关系,从而分别为在光栅制作工艺中从根源上降低光栅杂散光以及在光栅应用过程中从使用方法上降低光栅杂散光提供了理论依据.最后,为了与采用滤光片法测得的光栅杂散光实验值进行比较,给出了理论求解杂散光总强度的求和公式,并对4个不同波长的杂散光进行了多次测量.结果表明,当刻槽周期随机误差、刻槽深度随机误差和表面随机粗糙度分别取0.8 nm、 0.5 nm和1.2 nm时,理论值和实验值的相对误差可控制在13%左右.     

时栅传感器直驱式误差自动标定与修正系统

针对研制时栅位移传感器过程中的误差标定环节,常规光栅传感器精度不满足要求的问题,采用激光干涉仪作为误差标定基准,自主研制了基于激光干涉仪的直驱式时栅角位移传感器误差自动标定与修正系统。利用时栅角位移传感器的多测头结构与误差曲线等间距周期性分布的特性,以一个对极的误差曲线重构传感器整周的误差曲线,采用多项式拟合算法构建了时栅角位移传感器的误差修正模型。实验结果表明,误差自动标定与修正系统可以快速、准确地对时栅角位移传感器进行自动误差标定与修正,修正后的时栅角位移传感器的整周误差达到±0.43″。     

连通管式位移测量系统的小波信号处理研究

在连通管式位移测量系统中,液体振荡影响系统的位移测量精度。由于位移信号与液位振荡在时域和频域内均相互交叠,采用时域或频域分析方法都不能有效消除液位振荡的影响。为此,建立了连通管式位移测量系统输出信号的模型,结合液位振荡信号的特点,提出了针对确定性干扰信号去噪的小波阈值法。该方法的基本思想是：根据液位振荡的频率范围确定小波分解的尺度,在不同尺度上设定不同的阈值,以小波重构信号与原始信号的相关系数为目标来优化液位振荡频率所在尺度的阈值。通过对实际系统输出信号的小波分析表明,针对低频位移信号改进的小波阈值去噪方法非常适合于连通管式位移测量系统的信号分析,能够有效地消除液位振荡的干扰。     

基于小波分析粘胶长丝测径系统数据处理研究

本文提出一种利用小波平滑去噪，改善粘胶长丝衍射图像处理精度的方法。采用可调焦镜头和面阵CCD构成的摄像系统，拍摄粘胶长丝衍射图样。选择恰当的小波分析函数，对衍射图样轴线上的灰度数据实现消噪及平滑处理，结合曲线拟合技术，确定衍射暗条纹的中心位置，提高了中心定位精度。基于该方法设计出粘胶长丝直径检测系统，测量精度达到0．2μm。     

基于衍射光栅计量系统的非接触轮廓测量位移传感器

聚集检测法是一种非接触轮廓测量方法,但是现有的聚焦检测法采用音圈电机,其测量精度有限.针对此问题,文中提出了一种非接触位移传感器,该传感器基于改进的傅科聚焦检测法,并带有衍射光栅计量系统.通过压电驱动器取代音圈电机驱动,并配合位移计量系统,提高了传感器的测量精度.在表面轮廓采样时,根据聚焦偏差信号,压电驱动器驱动聚焦透镜作垂直运动,使焦点始终在工件表面,同时衍射光栅计量系统测得聚焦透镜的垂直位移并将其作为采样点的轮廓高度.所有采样点的位移显示出被测量表面的整个轮廓,评定软件处理这些位移数据即可获得测量结果.该非接触的位移传感器的分辨率为10 nm.     

Weighted approach for multivariate analysis of variance in measurement system analysis

In a process that is integral to a measurement system, some variation is likely to occur. Measurement system analysis is an important area of study that is able to determine the amount of variation. In evaluating a measurement system's variation, the most adequate technique, once an instrument is calibrated, is gauge repeatability and reproducibility (GR&R). For evaluating multivariate measurement systems, however, discussion has been scarce. Some researchers have applied multivariate analysis of variance to estimate the evaluation indexes; here the geometric mean is used as an agglutination strategy for the eigenvalues extracted from variance–covariance matrices. This approach, however, has some weaknesses. This paper thus proposes new multivariate indexes based on four weighted approaches. Statistical analysis of empirical and data from the literature indicates that the most effective weighting strategy in multivariate GR&R studies is based on an explanation of the percentages of the eigenvalues extracted from a measurement system’ matrix.     

CINRAD/SC型多普勒天气雷达接收机动态范围测试结果对比分析

本文介绍了测量多普勒天气雷达接收机动态范围的2种方法,即机内测试法和机外测试法。通过对不同测试方法得出的结果进行对比和分析,得出2种测试方法产生差异的原因,提出应采用机外信号源定期对频率综合器进行标校。