共焦三维超精密测量技术研究进展

三维超精密测量技术对提升高端装备制造质量具有基础支撑作用。随着先进制造技术的不断进步,减小系统测量误差和扩大测量范围已成为三维超精密测量技术发展的关键。近年来,共焦三维测量技术发展迅猛,其应用领域也从生物医学逐步扩展到加工制造领域。本文系统介绍了共焦三维测量技术的研究现状和应用进展,从技术原理角度阐述了提高共焦三维测量分辨力以及扩大共焦三维测量范围的方法,对比总结了干涉共焦测量、差动共焦三维测量、光谱共焦测量等技术的相关研究成果,详细介绍了共焦三维测量技术在表面轮廓测量、微结构特征尺寸测量和关键部件内间隙测量等领域的应用情况,并在此基础上,对共焦三维测量技术的未来发展方向进行了展望,以期为后续研究提供技术参考。     

襟副翼长孔系同轴度光学测量系统研究

针对襟副翼长孔系零件存在的空间跨度大、被测孔径小、孔深短、相邻孔间距大、测量空间受限、无测量基准等问题,设计了一套以光谱共焦传感器为核心的非接触式同轴度光学测量系统。根据激光准直数学模型,通过使用位置灵敏探测器(PSD)和多自由度运动平台,实现了零件在空间任意状态下的基准轴线建立。系统引入90°径向光谱共焦型探头,实现小孔零件内部轮廓参数的获取,并设计相关截面圆拟合算法和同轴度智能优化算法,以解决该类零件的同轴度测量问题。试验结果表明,针对轴向尺寸总长度≥3 000 mm、孔径≤10 mm、孔间距≥1 000 mm的待测零件,系统具备较高的同轴度检测精度,测量误差不超过0.1 mm。     

用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头

为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求,研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件,利用差动光斑尺寸变化探测原理,建立了微位移测量系统,结合光学显微成像系统,形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明：该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量,具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点,对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。     

用自制量规测量异径孔直径

在机械加工过程中，通常采用普通内卡钳或带表内卡钳测量图１所示零件的中间孔直径。普通内卡钳属间接测量，测量过程繁琐，误差较大，适合粗加工，且内外孔径悬殊较大时根本无法测量。带表内卡钳测量数值准确，但它测量范围小，价格贵，适合大批量产品的测量。对于象我厂...     

大型镜面大误差范围相位恢复在位测量研究

研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误差检测的相位恢复算法。分析了各种误差因素以及系统测量精度以及测量范围。对一面口径150mm球面反射镜进行了在位测量实验。相位恢复测量与干涉测量结果一致。理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测范围和相对精度满足加工要求,具有良好的应用前景。     

光学干涉法测量微小表面粗糙度的应用

针对毫米级小尺寸曲面粗糙度测量的难点,文章简述了几种常用测量方法,分析了粗糙度样板比对测量、印模法间接测量、探针法的优缺点。详述了光学干涉法的原理、试验结果及分析,相比其他方法,光学干涉法具有高精度、测量范围多变、被测对象型面要求低、测量不损伤零件表面的优点,更加适合测量小尺寸表面。     

小直径短轴类零件非接触测量技术研究

小直径轴类零件的几何尺寸和形状公差一般精度要求较高,采用传统的万能工具显微镜难以保证精度,CCD镜头光学测量可以很好地解决这类问题.文章对小直径轴类零件的轴径、锥度及其径向跳动进行了CCD光学精密测量研究,取得了较好效果.     

非接触表面轮廓测量仪的研制

本文研究了一种始终使得光学测头处于焦点位置,以正交衍射光栅干涉位移传感器为位移测量系统,以压电陶瓷作为驱动部件的非接触表面轮廓测量仪,用于实现对零件表面粗糙度,波度,表面形状误差和尺寸的综合测量。论文着重介绍了该仪器的整体结构,测量原理及衍射光栅干涉计量系统的工作原理。     

高深宽比微结构深度测量技术的研究进展

高深宽比孔/槽微结构现广泛应用于微机电系统（MEMS）与三维集成电路（3D-IC）等领域,是微纳器件的基础性工艺结构。随着器件微型化与功能化的发展需求,孔/槽微结构的深宽比不断提升。深度作为重要参数对器件加工工艺、器件性能有直接影响,微孔/槽结构深度的精确测量具有重要意义,但测量方法面临巨大挑战,成为测量领域的难题之一。针对这一问题,按照非光学和光学测量方式将测量方法分为两大类,介绍了扫描电子显微镜、扫描探针术、白光显微干涉技术、共焦显微技术和反射光谱技术等测量方法的工作原理,在微孔/槽深度测量方面的研究现状,尝试从中总结每种测量方法的优缺点,最后,讨论了未来高深宽比微结构深度测量发展趋势以及研究重点,为之后高深宽比微结构深度的测量技术研究提供帮助。     

复合式叶片型面测量系统的误差 分析与补偿

针对具有复杂型面的叶片类零件检测中所面临的数字化测量问题,提出了一种复合式的测量原理与方法。分别采用接触式的电感原理和非接触式的激光三角原理测量叶片的叶根基准以及叶身型面,并基于此原理设计研制了叶片型面四坐标测量系统。研究中结合该系统的机械结构特征,对影响其测量精度的各项几何误差进行了系统的分析,并提出了基于激光干涉测量的误差提取与补偿方法。实验结果表明,应用提出的误差分析与补偿方法可有效获取叶片型面四坐标测量系统的几何误差并显著提高其测量精度。     

装备研制过程中测量策划方法研究

针对装备研制过程参数体系庞大、测量链长导致的测量策划问题,分析建立测量模型、设计测量方案、评价测量结果的一般方法,提出解决装备研制中测量问题的基本思路,为通用化、流程化、规范化测量解决方案的形成提供参考。     

计量学的新进展

介绍计量学的三个分支科学计量、工业计量和法制计量的国际和国内最新发展动态.在科学计量中主要介绍有关GUM的增补工作和VIM修订工作;在工业计量中介绍了2000版ISO10012与1994版ISO10012的比较;在法制计量中介绍了《计量法》拟修订的内容.     

测量不确定度评定方法在电学计量中的应用研究

介绍了测量不确定度评定理论,论述了在对电学仪器进行计量校正所采用的理论,并分析了各种不确定度的特点和适用性,为电学仪器的计量提供参考并指出发展方向.     

动态称重测力技术的现状和发展趋势

本从动态测量、自动在线测量、模型化测量和数字化测量等四个方面,阐述了称重测力技术的现状和发展趋势,简要介绍了动态称重测力的特征及研究方法,叙述了自动在线测量的必要性及常用的自动秤,指出了模型化、数字化测量的意义及开发软件技术的重要性。     

一种新型的交流阻抗计量标准装置

为解决任意阻抗模与阻抗角的交流阻抗的溯源问题,研制了一套新型交流阻抗标准装置,由交流阻抗标准源及交流阻抗标准表组成,在100Hz~1MHz、0.1Ω~1kΩ范围,可对RLC数字电桥、交流阻抗和实物阻抗进行校准,技术指标可以达到0.01%。采用直接测量法、替代测量法和等电位测量法,将交流阻抗标准溯源到实物阻抗标准、电压比例标准和相位标准上,形成了一条完整的交流阻抗溯源链。     

光电摆角动态测量原理及其测量系统

本文阐述了用于测量物体摆角及摆心浮动量的光电动态实时测量原理,以及根据此原理研制的光电导弹喷管摆角动态测量系统。     

基于混合采样方法的交流功率转换器

提出了一种混合采样的交流功率转换器 ,叙述了该种采样功率测量的原理 ,推导了功率测量的算法和功率测量误差。通过计算机仿真 ,分析了量化误差对混合采样功率测量方法的影响。最后给出了采用 12 bitA D和D A转换器、频率范围为 4 5～ 6 5Hz时的功率测量实验数据 ,结果表明 :混合采样功率转换器的准确度为 3× 10 - 4,比数字采样方法的测量误差有明显的改善     

利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法

用线阵CCD作为光电传感器非接触测量材料拉伸过程中的变形量，不但比常规的引伸计测量的方法更客观，而且可以测量材料拉伸变形到断的全过程。该方法能在X和Y两上方向上同时测量材料变形量，可以获得材料在实验的全过程中两上方向的“应力－应变”关系曲线。采用CCD拼接技术，测量精度可达到1μm，测量范围80mm。     

薄膜电容真空计电源的研究

介绍了利用交流电桥和相敏检波（PSD）原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能，对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究，在8h内测量，电容差值的漂移可小至10－3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计，可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明，这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa，覆盖五个数量级的真空度测量。     

Quick determination of effective pumping speed for hydrogen permeation measurement

The effective pumping speed for particular gas species has to be known in a vacuum system for measuring the absolute amount of this gas. The effective pumping speed for hydrogen during measurements of permeation can be readily determined, usually with sufficient accuracy, if the apparatus is equipped with a device enabling sudden reduction of pumping speed. This process is described.