双纵模热稳频激光源的模糊PID控制研究

为了满足激光拍频干涉仪所需要的高的频率稳定性的激光光源,研究了双纵模热稳频的机理。以控制激光管放电电流为主要热控制方式及自创的对激光管进行感应加热作为微量控制的先进方法为控制手段,采用模糊控制理论与专家系统相结合的控制策略,建立模糊PID控制器,对双纵模激光源进行稳频。无须建立被控对象数学模型,对时滞、非线形和时变性具有一定的适应能力。实验结果显示,稳频精度无明显变化,但预热时间明显缩短,抗干扰性明显增强,强干扰后也能迅速稳频。     

双纵模双频激光干涉测量系统分析

本文介绍了一种新型的双纵模双频激光干涉仪,由于采用热稳频,延迟线移相等关键技术,使得干涉仪具有结构简单,成本低廉,动态性能好,精度高等特点.     

激光干涉条纹锁定系统的设计与实现

为测量λ/4波长以下位移,研制了激光干涉条纹锁定系统。将干涉仪的工作点稳定在暗点,使其具有线性好和灵敏度高等优点。该系统由激光器及稳频装置、干涉系统、检测及控制电路、位移反馈执行机构（压电陶瓷）,以及数据采集系统组成。实验结果表明,所研制的干涉条纹锁定系统在0～0.5 Hz的频带内,其干涉仪的分辨度达到λ/1 500水平;而在0～50 Hz的频带内,其干涉仪的分辨度达到λ/400水平。频谱分析表明,在0.1 Hz和5 Hz时的分辨度分别为7×10-11 m/Hz^1/2和1×10-11 m/Hz^1/2。     

石油机械大尺寸零件精密测量装置研究

研究了一种可用于工业现场进行大尺寸零件精密测量的装置.该装置以有高稳定性和强抗干扰能力(室外时频率稳定性可达10-7)的双纵模热稳频He-Ne 激光器为光源,其拍频频率约为790 MHz ,拍频波长λ约380 mm,拍频波长为测量基准;以拍频波节点为对准标志, 最邻近节点到被测点的尾数间距x1,x2用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪测量,分辨率为0.08 μm的方法来进行大尺寸L的测量 .测试表明,此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度.整个测量系统可在0～20 m 范围内工作,测量不确定度优于±30 μm/ 10 m .对石油机械大尺寸零件测量的环境性和高精度性研究具有重要意义.     

一种和DDS结合的高分辨率频率计设计

介绍了基于直接数字式频率合成器(DDS)的高分辨率频率计的设计方法,并以简单的电路完成对频率信号的高分辨率测量.在测频方案中,利用DDS跟踪被测频率的值,自动合成合适的频标信号,可实现在宽范围内,对任意频率信号的高分辨率等精度测量.样机实测数据表明,高分辨率频率计的测量分辨率可以达到10-12/s量级.     

环形激光陀螺频率稳定性的研究

对直腔式和环形谐振腔的稳频原理进行了理论上的探讨,并给出了环形激光陀螺的稳频精度分析。根据环形激光器研制过程中的需要,提出了一种基于单片机系统的实用稳频方案,并对该系统的电路时序工作过程进行了分析,作者还将该方案与 Ｈ． Ｊ． Ｍｕｒｐｈｙ 提出的数字式稳频系统在性能上进行了比较。     

测量大型机件的精密测距仪

一种采用激光拍频干涉原理,测量大尺寸机械零件或构件的高精度测距仪系统已研制成功。它的特点是用双纵模He-Ne激光为光源,无需任何参考频率标准,稳频精度在室外有风的环境下优于1×10-7。两个纵模的激光出自同一谐振腔,因而自然同轴,其拍频约为790 MHz,拍波长约380 mm。此系统以节点为对准标志,最临近节点到被测点的间距用组合于同一光路中的分系统干涉仪测量,干涉仪分辨率为0.08。无需长导轨或任何重型机械构件,测量范围0~20 m。采用自适应滤波和小波分析,消除噪声、锐化波形,使测量的不确定度30 μm/10 m。     

通信信号的高精度测频

在跳频通信及其它调制方式通信中,关键技术之一就是提高测频的精度与速度。用DFT测量载频时,测频精度是1／2N,N为DFT的序列点数,要想提高测频精度只有提高DFT的运算点数,这样就增加运算量。本文提出了一种修正算法,在运算点数不变的情况下,利用修正算法,提高测频精度10－100倍,运算量并不增加。     

基于DSP的高精度频率测量系统的研究

针对在脉冲频率测量中,测量精度低的问题,提出了一种基于DSP芯片的频率测量系统.采用TMS320VC5502作为核心处理单元,以多周期同步测频法为理论基础,结合DSP芯片的高精时钟、快速运算的优点,实现了高精度的频率测量,并提出了进一步提高测量精度的方法.使用两个定时器和一个外部中断进行测量,DSP进行标准频率和被测频率信号的计数,并计算测频结果,发往上位机.结合实验结果进行了精度分析,测量精度达到10~(-9)数量级.     

托卡马克等离子体旋转速度实时诊断系统

利用一台压电晶体驱动式ＦａｂｒｙＰｅｒｏｔ 干涉仪, 采用偏振分束技术, 设计了一套用于托卡马克等离子体旋转速度测量的实时诊断系统． 实验表明： 该系统具有较高的光谱分辨率, 且成功地避开了谱线Ｄｏｐｐｌｅｒ 展宽对测量精度的限制．     

精密定位中的激光干涉测量误差分析

高精度定位平台通常以激光干涉仪为测量基准.根据测量原理,激光干涉仪的测量误差应为定位平台误差的1/3～1/2,这样才能保证测量结果的可信性.为此,对影响激光干涉仪测量精度的诸多因素作了分析,并在分析的基础上进行误差计算.计算结果表明,激光干涉测量系统的综合误差为12.3 nm,满足定位平台的精度要求,二者在精度上能很好匹配.     

自适应高速精密测频原理

提出一种新的自适应高速精密测频原理.它能在满足测试精度的条件下实现最小时间的频率测量.该原理适合任何变精度变测速的测频系统.文中给出了它的理论分析、运行原理以及可应用的MCS-96/98语言编写的软件例.     

外差干涉高帧速采样微位移的测量及误差分析

为提高微位移测量精度,在外差干涉测量原理基础上分析了非线性误差、激光稳频性及位相细分度等误差源.利用PhantomV12.1超高速数字摄像机对外差干涉采样,从采样图像灰度分布相关系数的周期性变化测量位移及其精度.结果表明：采样帧速与外差干涉位移分辨率成正比,高帧速采样能够降低变速运动及采样误差对测量精度的影响.在匀速微动条件下帧速低于1000FPS时精度提升显著,误差随被测物运动速度增加而变大.     

实用双纵横激光精密测距仪

分析了无导轨大尺寸测量技术的现状,指出采用He-Ne激光器进行多波长干涉小数重合法测量大尺寸能较为有效地解决无导轨大尺寸测量问题,在分析了现有的两种He-Ne激光多波长干涉无导轨大尺寸测量技术的特点的基础上,介绍了一种稳频系统简单可靠,频率及频差稳定（在工业现场环境）,合成波长合适,测量过程简捷的双纵模激光精密测距仪,它完全满足对大尺寸工件进行测量的精度及环境的适用性的要求,其在50m测量范围内精度可达±（50+1.5×10     

基于光电技术的炮弹径向尺寸测量系统的研究

针对传统测量尺寸较大的炮弹径向尺寸的方法存在响应速度慢、精度低、可靠性低等问题,提出一种基于光电技术的炮弹外径测量系统。该系统采用移动遮挡式激光扫描测量法,首先由测量头水平和升降运动装置完成对炮弹的扫描,然后由线阵CCD采集数据后送入单片机进行处理得到测量结果。最后对影响系统测量精度的误差来源进行分析。结果表明,该系统能有效地实现对炮弹不同部位的径向尺寸的非接触精确测量,可以达到0~250mm的测量范围和±5um的测量精度,可广泛适用于多种型号炮弹及回转类工件的外径测量。     

高精度测频系统设计

高精度频率测量技术在许多领域都占据着十分重要的地位,常用的测频方法精度低,不能满足高精度测量的要求.采用分频段、多周期同步测量和游标内插法相结合的方式,设计了测量范围在0.1Hz～5MHz内的高精度测频系统.重点介绍了游标内插法基本原理,根据其工作原理设计了测量电路.电路仿真和误差分析表明该测频系统有较高的测量精度,且采用游标内插法可使系统的测量精度提高2个数量级.     

双坐标激光位置测量系统的研制

介绍了一套为亚微米级超精密金刚石车床在线测量而研制的双坐标频激光干涉位置测量系统。在此测量系统中以双频激光干涉测量仪作为测长仪器。本测量系统中还包含了数据采集系统、快速数据通讯系统和空气参数误差补偿系统,为提高该激光测量系统的精度还采用了激光的稳频措施,由于该测量系统具有很高的测量精度和较高的测量频响,它完全能满足所研制的亚微米级超微密金刚石在线位置测量的要求。     

基于激光干涉测量的高频液体正弦压力校准

在武器装备研制与工程应用中会使用大量动态压力传感器进行评估与测试,为了提高测量精度和数据可靠性,针对动态压力传感器的幅值灵敏度在高频率正弦压力校准中的量值溯源问题,提出一种基于激光干涉技术测量液体介质折射率随压力改变的方法用于高频液体正弦压力校准装置。利用压电叠堆效应和管腔谐振原理,可以驱动液体介质产生频率高达30kHz的正弦压力信号,根据洛伦兹洛伦茨理论建立压力与液体光程的数学模型,利用激光干涉仪测量液体中光程改变,得到正弦压力幅值大小,使正弦压力幅值可以得到溯源。结合实际校准过程,对压力分布不均、温度变化、结构形变、振动等影响因素进行了理论研究与实验分析,并利用基于激光干涉测量的高频液体正弦压力校准装置开展对动态压力传感器幅值灵敏度校准不确定度的完整评估。结果表明：激光干涉法高频液体正弦压力校准装置的正弦压力幅值覆盖范围0.01MPa~1MPa,静态压力环境可以实现0~10MPa,在频率范围1kHz~30kHz下幅值灵敏度校准的扩展不确定度在7.6%以内。     

单频激光干涉仪采样系统设计

为了解决在纳米级,甚至亚纳米级高精度位移测量时,激光干涉仪测量数据读数精度不高的问题,本文将改进型的Edlen公式引进到激光干涉仪软件程序中,提高激光干涉仪的读数准度,并且扩大其工作范围。改进型Edlen公式的使用和对程序的改写,使激光干涉仪软件所显示的数据精度更高,更准确,有效地减小了环境因素对激光干涉仪读数的影响偏差。     

高强钢的光纤激光焊接性能

为了研究焊接参数对光纤激光焊接熔深和熔宽的影响,采用2 kW光纤激光器对780 MPa高强钢板进行了焊接.研究了离焦量、焊接速度、脉冲频率和峰值功率占比对熔深和熔宽的影响,并对不同焊接速度得到的焊缝组织进行了光学显微镜、SEM和硬度分析.研究表明,在离焦量范围为-5~+1 mm时,随着离焦量的增加,熔深的变化不大,熔宽逐渐减小;焊接速度小于150 mm/min的情况下,熔深和熔宽与焊接速度成反比,而与焊接结合速度成正比;方形波或三角形波激光焊接时,脉冲频率对熔深和熔宽的影响很小.在方形波脉冲激光焊接时,影响焊接熔深的主要因素是暂载率而不是脉冲频率.经研究确定焊缝金属中存在柱状贝氏体(BC)组织.