基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

基于反射式平行光管法的紫外透镜焦距测试研究

光学透镜是光学仪器中最基本的器件,而焦距又是光学透镜最重要的特性参数,如何精确测量透镜的焦距一直以来都是研究重点,然而目前鲜有针对紫外透镜焦距测试的研究。本文结合紫外透镜的特点,对一种基于反射式平行光管的紫外透镜焦距测试方法进行了研究,并以此设计出了一套紫外镜头焦距测量系统,同时选用了不同焦距的紫外镜头进行了实验,最后对系统进行了误差分析。实验结果表明,该测量系统可以对紫外镜头焦距进行高精度测量,25 mm镜头的测量误差为2.041%,100 mm镜头的测量误差为0.934%,验证了测量系统的准确性。     

大口径高能脉冲激光参量测量装置的精度研究

为了研究高能激光外场特性,研制了一套用于测量大口径高能量脉冲激光参量的测量装置。该装置包括一套自校准系统,能够对其主要系数进行现场校准。采用理论分析和实验研究的方法,对装置的测量原理、性能和结构进行了描述,并对测量误差进行了理论分析,证明了该装置能够同时测量高能激光光强分布和能量值,最后采用校准实验的方法对测量误差进行了验证和分析。该装置对激光脉冲能量和光强分布的测量误差分别为4.5%和5%。结果表明,该装置有较高的测量精度和可靠性,能广泛用于大口径高能量脉冲激光外场测试。     

雾天多次散射对激光透射仪能见度测量的影响

为了分析雾天多次散射引起的激光透射仪能见度测量误差，结合激光大气透射仪的系统参量，基于平流雾和辐射雾分布模型，采用蒙特卡洛法对激光在雾中的传输特性进行了理论分析和数值模拟，获得了雾天透过率数据，并计算得到了多次散射引起的能见度误差。结果表明，在雾天气下随着空气中含水量的增多，多次散射越明显，透过率测量误差越大，辐射雾的透过率相对误差高达116.76%；同等条件下，当接收机直径为100cm时，辐射雾多次散射引起的能见度测量误差为19.30%；同时选取较小的接收机直径可以减小多次散射引起的能见度测量误差。因此, 在雾天应用激光透射仪进行能见度测量时，需考虑多次散射的影响。此研究结果对实际雾天气下激光大气透射仪能见度的测量具有重要的指导意义。     

最佳端焦耦合法光波导传输损耗测量

根据最佳端焦耦合原理,建立了1.3μm波段光波导损耗测量系统,在测得系统附加透射损耗和G—PD响应特性曲线的基础上,对宽6μm的T_i扩散L_iNbO_3单模波导的传输损耗进行了测量评价,测量误差<±0.07dB/cm。     

非接触物体尺寸形态测量系统设计

物体的尺寸和形态是人类获取物体空间信息的重要参数。为了降低测量装置的复杂程度,提高测量精度,设计了非接触规则物体的尺寸形态测量系统。系统以嵌入式微处理器为控制核心,利用高清摄像头、激光测距仪、液晶显示屏以及声光报警电路构建测量系统。软件上采用引导图像滤波、角度测量、圆弧检测以及色彩识别并配合物体尺寸测量技术,实现了对规则物体尺寸形态的实时测量。实验结果表明,测量系统可以正确的识别物体的形态,对平面物体的尺寸测量误差小于0.6%,对三维立体物体的尺寸测量误差小于2.5%。     

井下分层注聚流量测量系统设计

阐述基于热传导的井下聚合物流量测量系统的设计,系统包括加热带、控制电路和井地通信等模块。模拟和现场试验表明,聚合物流量测量误差小于6%,可以实现井下分层注聚流量精准测量。     

强度调制的微波频率测量Optisystem研究北大核心

微波频率测量系统旨在加强电子和反侦察作战中的截取和窃听能力。利用仿真软件Optisystem搭建了基于强度调制的微波频率测量系统,以同轴电缆作为传送射频信号的媒质,并分别根据同轴电缆的离散特性和输出端电压值的半周期摆动特性,得到输出直流电压与同轴电缆幅频响应的关系。仿真实现测量频程为0～12GHz,测量误差为0.6GHz,结果与系统设计要求基本一致。     

模拟环境中能见度透射测量与散射测量比对

能见度是气象、环境和交通观测的重要参数,针对不同原理能见度测量设备没有统一的测试环境和定标标准的问题,设计了能见度环境模拟舱。采用造雾和净化组合实现10 m^50 km能见度模拟。寻找模拟舱内空气均匀度监控方法,消除由空气不均匀带来的误差。研制了一种新型能见度透射式测量系统。积分球对光源能量监控和光信号接收起到重要作用,消除光源不稳定带来的误差。望远镜接收光束减小了光路调节的压力。白色LED光源受外部高频调制,信号测量端同步解调,有效消除外界光干扰。准直和扩束透镜组将光源发散角控制在1 mrad。反射光路实现了有限空间光程的增加,缩短了系统的安装基线。开展了实验室内模拟能见度测量实验,通过积分浊度计传递定标参数,结果表明两个系统在1.7~20 km测试区间相对偏差小于5%.与前向散射能见度仪对比,测量误差约10%,统一定标后测量误差减小到约5%。模拟舱控制系统结构合理,透射式测量系统稳定。     

激光衍射法细圆柱体直径测量系统

为了提高激光衍射法细圆柱体直径测量精度,根据光波的矢量特性建立了矢量测量模型,提出了一种衍射花样处理方法,并研制了相应的测量系统。采用面阵CCD接收衍射花样,并使用二维零相位滤波器、最小二乘法等方法对其进行处理。运用该装置测量细圆柱体直径时,克服了传统方法测量细圆柱体直径时的原理误差,提高了测量精度。细圆柱体直径测量实验结果表明,基于改进模型的光学衍射法的相对测量误差在0.5%以下,优于目前1%的水平。     

基于变焦显微测量技术的键合金丝参数测量

欧美国家在半导体行业一直以来对我国实行技术封锁政策,我国许多关键技术和设备只能依靠进口,其中就包括键合金丝参数测量设备。键合金丝参数测量设备主要用于自动检测键合金丝的拱高和跨度等参数。由于键合金丝的回波损耗、驻波等微波传输特性与键合金丝的拱高、跨度等参数呈对应关系,因此可以通过测量相关参数的方法来检测键合金丝的微波传输特性是否合格。通过这一方法可以解决人工测量导致的速率低下的问题,提高键合质量检测效率,降低检测成本。本文基于变焦显微测量技术实现了键合金丝参数的测量。该方法通过自主设计的图像采集平台,获取到键合金丝的一组图像,然后进行聚焦区域提取,从而实现键合金丝的三维重建及参数测量。该方法对键合金丝拱高的测量精度<0.01 mm,相对误差<1.5%,对键合金丝跨度的测量精度<0.005 mm,相对误差<0.7%,可以满足自动检测键合金丝参数的设计需求。     

提高压电换能器导纳圆测量精度的方法研究

不同压电换能器的动态电阻、电容、电感和静态电阻、电容的值不同,这些参数均可从其对应的导纳圆中得到.分析了导纳圆测量中的两个重要影响因素:A/D转换器的量化误差、测量电阻.为提高导纳圆的测量精度,量化误差不变时不同的压电换能器需选择不同的测量电阻以保证所测量的两路正弦信号有适当的幅值比和相位差.测量电阻的值为压电换能器动态电阻值的0.15～3.5倍时,导纳圆半径的相对误差小于0.5％,测量电阻为动态电阻的0.7倍时导纳圆的相对误差最小.     

测风激光雷达光束发散对测量精度的影响

介绍了基于Fabry2Perot ( F2P) 标准具的直接探测多普勒激光雷达的风速测量原理,讨论了接收光发散角对F2P 标准具测风激光雷达系统设计参数和多普勒频率测量精度的影响,并数值计算了激光多普勒雷达系统的光束发散引起的多普勒速度测量误差,结果表明:入射光束发散角小于Imrad 时,相对误差随发散角的变化缓慢,在6 %之内;而当大于约Imrad 时,相对误差迅速增大,在2mrad 时达到约40 %。     

基于分布反馈激光器在2.0 μm波段对CO2气体温度的测量

利用输出波长在2.0 μm处的分布反馈激光器对CO2气体的两条特征谱线进行扫描以实现气体温度的测量。介绍了利用可调谐激光吸收光谱方法进行温度测量的基本原理,提出了用多线组合非线性最小二乘法拟合高温吸收光谱的吸光度方法。常压下在静态高温炉中进行了实验,设定温度为900 K～1200 K时,经实验得到的温度值与热电偶测量值的温差在8%以内,计算得到CO2的5007.7874 cm-1吸收线强与理论计算值相对误差小于14%。为今后的气体温度测量及多参数同时测量提供了借鉴。     

彩色三维激光扫描系统结构参数的优化设计

介绍了彩色三维激光扫描测量系统的工作原理 ,推导出空间三维坐标的光平面方程测量模型。提出了系统结构参数的优化设计方法 ,进行了优化实验 ,根据实验结果 ,确定了测量系统的最佳参数值。基于这些参数建造的测量系统 ,在 2 5 0mm× 2 0 0mm× 5 0mm测量范围内 ,测量误差小于 0 1mm。     

毫米波段复介电常数测量的开放腔法改进

为实现毫米波段低损耗电介质材料的复介电常数高精度测量,文章主要关注开放腔法宽频带内腔长的精确确定、相对介电常数反演的多值解、误差的完整分析、测试系统检验以及自动测量等理论和技术难题.显然,这些问题的存在会影响开放腔法测量的正确性和精确性.通过研制和构建Ka波段上的开放腔自动测试系统,成功解决上述问题,完善和发展了开放腔测量理论.误差分析表明:本测试系统对相对介电常数和损耗正切的相对不确定度分别小于0.17%和20.4%.自动测试系统操作简便,测试结果可信且精度高.     

一种基于CCD的非接触尺寸测量系统

设计了一种基于CCD的非接触尺寸测量系统.运用亚像素边缘检测法对圆环进行边缘检测,完成对圆环的非接触尺寸测量.利用数据库实现对测量数据的存储管理及网络传输.通过实验证明:对圆环测量精度外径误差0.005 mm,内径误差0.001 mm,壁厚误差0.015 mm,整体绝对误差小于0.02 mm,相对误差小于0.07％,满足了工程高精度测量要求.本系统适合有危害性的工业现场环境,数据的存储管理功能也给实际应用带来很大便利.     

一种容性设备在线监测装置全系统校验方法研究及校验系统开发

在总结分析容性设备在线监测装置现有校验方法的基础上,提出一种新型的全系统校验方法,并开发相应的校验系统,实现容性设备在线监测装置离线条件下泄漏电流和介损值准确性的全量程校验以及在线条件下实际运行点的校验。通过量值溯源和现场验证试验,证明该校验系统的介损测量绝对误差0.1%,电容比率测量相对误差2%,满足校验需求。     

表面粗糙度光切显微镜测量系统的研制

以光切法测量原理为基础,采用CCD摄像头和传统光切显微镜,使用VC开发工具和图像处理技术开发了一套材料表面粗糙度测量系统。根据光切显微镜下材料表面粗糙度图像有明显方向性的特征,使用旋滤波方法对图像进行预处理,并与传统的几种滤波方法进行了比较,同时讨论了滤波窗口的大小和切线方向采用的滤波方法对粗糙度测量结果的影响。该测量系统能够测量新国标中的全部参数,并能进行在线测量。介绍了系统的标定方法,对影响测量精度的主要误差因素进行了分析,并对算术平均偏差Ra为3.2μm的标准粗糙度比较样块进行了测量,测得的结果是:Ra约等于2.93μm,相对误差约为-8.5%,低于该系统的示值允许误差。     

3．39μm双波长拍波干涉仪绝对测量大直径方法的研究

在介绍了３．３９μｍ双波长拍波干涉仪测量原理的基础上，提出了激光瞄准大型工件内外径测量点和３．３９μｍ双波长拍波干涉仪绝对测量大直径的新方法，给出了瞄准定位的实验结果，并对测量系统的误差进行了分析。分析表明：测量系统测量１０ｍ直径时，其测量误差小于０．０３ｍｍ。