频率测量及其Verilog HDL的实现方法

测量频率的方法有直接测量和间接测量两种。直接测量是测量给定的时间内被测信号的周期个数，直接测量精度随着测量的频率而变化。间接测量是通过测量被测信号的整数个周期内所占用的时间间接求出频率，具有等精度的特点。测量电路的硬件可用单片机、CPLD及外部电路构成，核心电路由CPLD实现，CPLD功能由VerilogHDL语言来描述。     

基于同步周期扩展的宽范围等精度快速频率测量方法的研究

针对传统"高频用测频法,低频用测周法"频率测量的精度和速度差异过大的不足,提出在较宽的被测信号频率范围内获得相同测量精度与响应速度的测量方法及电路.并用微控制器加以低成本地实现.这里以电动自行车加速特性实验为例,分析了该方法及电路的可行性和实用性.     

大尺寸环件高温测量技术研究

大尺寸环件毛坯在高温下轧制成型,为控制环件毛坯的形状、尺寸,需对环件进行在线测量,由于被测工件温度高,故采用激光非接触式测量。文章采用直射式激光位移三角法测量环件厚度,用激光测距法测量环件外径和内径,分别讨论了直射式三角法测量原理和激光测距原理;针对被测工件温度高以及环境温度高的特点,分析了温度对测量精度的影响,提出了提高测量精度的措施。     

影响待测物面测量误差的因素及补偿

分析被测物面对激光三角法测量技术的影响,从原理、位移传感器的非线性补偿、被测表面倾角、被测表面特征(颜色、粗糙度、光泽)几方面分析误差产生的原因。探讨各因素的误差补偿方法,对传感器进行非线性误差标定,测量出其非线性误差曲线图;使用标注件标定激光头本身倾角误差,对绘制倾角误差测量结果做曲线拟合;对被测件表面的颜色处理;在非特定条件下,可以忽略表面光泽度和粗糙度;最后综合上述过程,得出测量结果。该方法提高了测量精度。对于小型机电,电子产品外形反求测量,提高其生产过程中的测量精度,具有一定指导作用。     

提高电感测微仪测量电路精度的关键技术

本文介绍了电感测微仪的测量原理,对影响仪器测量电路精度的关键技术进行了剖析,在此基础上提出了零点误差控制技术、激励电源的稳频稳幅技术、数字相敏检波技术以及电路的抗干扰设计技术等来提高测量精度的措施.最后通过一系列的实验数据对该电感测微仪进行了评价,结果表明,该测量电路性能良好,能应用于精密测量仪器中.     

基于双MCU的高精度低成本超声流量计

针对传统超声流量计精度低、功率损耗大的问题,研制了一种新型超声波流量计.该流量计采用高速CMOS计数器74AC161,选用133 MHz高精度,高稳定度频率振荡器,提高测量精度同时降低成本.采用环鸣法,设计阈值电路、过零电路,减小测量误差,提高测量精度、增强了抗干扰能力.实验结果表明:该超声流量计在计时方面具有高的准确度和可靠性,保证了流量测量精度,简化了电路设计,降低了设计成本,达到了预期设计要求.     

双经纬仪测量系统在测量精密骨架中的使用

双经纬仪测量系统对测量大型空间结构的尺寸有独特的优越性,但对精度要求较高的大型工件测量有一定的局限性.为解决测量中的实际问题,依据被测件的空间状况,对双经纬仪测量系统中经纬仪的架设位置进行优化,取得最佳布局,提高测量系统的精度,以满足工程测试的需求.     

被测件随机移相干涉面形测量方法

针对光学元件的面形测量,提出了一种被测件随机移相干涉面形测量法,用于降低移相干涉仪的成本,避免移相器老化产生的移相误差对面形检测精度的影响。该方法利用微位移驱动器驱动被测件在摩擦气浮复合导轨上移动进行随机移相并用相机采集若干幅干涉图;然后利用最小二乘迭代算法处理干涉图数据进而迭代出被测表面相位分布;最后进行一系列数据处理求解出被测件的面形结果。为了验证该方法的可行性,在实验室搭建了改进的斐索移相干涉系统,并选用一个凹面镜和一个平面镜作为被测件在搭建的系统上进行了实验测试,同时与同台仪器上的传统移相方法得到的测量结果进行了比对。结果表明:在激光光源波长λ为632.8nm的情况下,凹球面镜面形PV值和RMS值与传统移相方式测量结果相差0.001λ,和0.002λ;平面镜面形PV值和RMS值与传统移相方式的测量结果相差0.002λ和0.003λ,面形数据基本一致。该方法避免了移相器老化引入移相误差,降低了仪器成本,测量精度高。     

基于游标原理的A/D转换方法及其应用

为了解决大量程精确测量中对分辨率要求高的问题,研究一种基于游标原理的A/D转换方法.具体方法是将待测模拟信号分为基准大量程主信号和小量程高精度的辅助信号,分别A/D转换后进行合成.利用常规分辨率的A/D转换器、单片机、运算电路可实现基于游标原理的A/D转换系统.将该方法应用于新材料的电阻温度曲线测量,应用结果显示该方法非常适合精确测取被测信号的微小变化量,即使在小信号输入情况下,仍能取得满意的测量效果.分析和实验表明:该方法可将测量器具的不确定度对测量结果的影响大大降低,可以使用常规精度的测量工具完成大量程精确测量;只要系统的灵敏度和稳定性高,被测量与基准量的差值越小,测量结果精度就越高.     

高精度测量光学玻璃折射率的新方法

为准确测量光学玻璃的折射率,提高光学系统成像质量,介绍了现有光学玻璃折射率测试方法和国内外发展现状,提出了一种利用测量棱镜 3 个顶角所对应的 3 个最小偏向角的折射率测量新方法.该方法充分利用了互补法或三像法定位的优势,提高了折射率的测量精度,其特点是测量精度随被测光学玻璃的折射率增大而提高.推导出了计算公式,并对精度做了理论分析.结果表明:同传统最小偏向角法相比,测量精度提高 2 倍以上,可满足高精度测量光学玻璃折射率的要求.     

高功率发光二极管诱导荧光微流控芯片分析小型化检测器的研制

以高功率发光二极管（LED）为激发光源,研制了一种新型的小型化LED诱导荧光检测器,用于微流控芯片分析检测。利用MOS管的压控恒流原理,设计恒流驱动电路,使高功率LED发光稳定。通过设计和制造光学结构,成功将LED的发散光聚焦成约3.5mm×0.3mm的线状光束,可方便地与微流控芯片中的微通道对准,避免了复杂的机械校准结构。光学系统体积大大减少,约为9.5cm×4cm×17cm。用荧光染料NBD和高密度脂蛋白评价该体系的性能,结果表明LED激发光源稳定,检测器重复性好;样品峰形良好,可用于微芯片毛细管电泳分析检测。基本实现了LED诱导荧光检测器的微型化。     

采用相移干涉原理的平面度测量系统误差分析与校正

相移干涉法具有非接触、快速和高精度等优点,采用实验室组建的相移干涉系统进行平面度测量时,会产生280nm左右的测量误差。通过对系统误差的分析,发现由扩束器产生的波像差是测量误差的主要来源。为了校正该测量误差,采用Zernike多项式拟合波前像差,然后在平面度测量时扣除该数值拟合结果。实验结果表明,这种误差校正方法可以使λ/4平面反射镜的测量结果从误差校正前的320nm左右减小到120nm左右。     

表面粗糙度非接触式测量技术研究概况

表面粗糙度对工件表面质量有很大影响，采用非接触方法有利于实现表面粗糙度的快速、无损伤、在线检测。文中重点介绍了基于光学散射、光学干涉和图像处理技术的表面粗糙度非接触测量方法及其研究现状。     

LED结温精密测量及相关因素分析

分析了LED结温精密测量中测量电流、加热电流、加热时间等三项测量因素的变化对所测结温的影响。实验采用小电流K系数法测试结温。实验结果表明:1W LED被测样品,当测量电流在0～30mA时结温逐渐升高,当测量电流超过30mA时结温趋于稳定;LED样品的结温数据与加热电流呈近似线性变化,表明能够通过加热电流对LED结温及相关光学性能实现线性调控。同时研究表明,结温精密测量还受到加热时间的影响,测得LED器件稳定的结温需要一定的加热时间。     

纳米多孔氧化铝薄膜厚度的反射光谱测量方法研究

提出一种基于反射光谱的纳米多孔氧化铝(PA)薄膜厚度测量的方法。当白光照射PA薄膜时,分别从薄膜上、下表面反射的两束光线发生干涉。根据布拉格公式(B raggequation),若已知反射干涉光谱相邻两个极大值对应的波数差和薄膜的折射率就可以算出薄膜厚度。PA的有效折射率可根据M axw ell-G arnett有效介电常数理论由孔隙率算出。这种方法的优点是能实现PA总体膜厚的非接触、非破坏性在线测量。     

基于球形目标的激光位移传感器光束方向标定

搭建了非接触式的三坐标测量系统以便精密测量三维型面。将激光位移传感器通过具有两个回转轴的回转体安装在测量机的Z轴上,从而可根据待测表面的形状来调整传感器的方位。为了使传感器在各个方位上实现测量功能,提出了基于球形目标的光束方向标定方法,并详细阐述了其数学原理。标定时,驱动测量机使传感器分别沿测量机的X,Y和Z轴做等间距步进,根据步长和激光束长度的变化建立方程组求解出激光束所在直线的单位方向向量。最后,多次测量尺寸参数已知的六面体标准块规,检验了该测量系统的重复性。结果显示,该系统的测量不确定度为0.048mm;测量另一直径已知的被测球时,传感器在各个方位上的误差小于0.05mm,表明所提出的标定方法使测量系统达到了逆向工程的使用要求。得到的数据表明,本文所提出的方法有较高的标定精度和较好的重复性,为实现三维型面的快速扫描测量奠定了基础。     

封闭玻璃管道内液体折射率的非接触测量

为了实时、原位和非接触测量工业生产过程中封闭管道系统内透明、半透明液体折射率,提出了一种简单的基于玻璃管壁光学特性的液体折射率测量方法。该方法通过涂覆在玻璃管壁外表面上的透射散射层,将入射激光束转换为进入玻璃管壁的大角度分布的透射散射光;透射散射光到达玻璃管壁与液体的界面上后,符合全反射条件的散射光反射到透射散射层上,自动形成与玻璃管内液体折射率值相关的椭圆形暗斑图像。根据椭圆形暗斑长轴长度与液体折射率之间的解析关系,即可实现玻璃管内液体折射率的原位、非接触测量。对几种常见的透明、半透明液体的折射率进行了实验测量,结果表明:该测量方法的准确性与目前商用数字阿贝折射仪相当(±2×10-4 RIU)。该测量方法具有成本低、稳定性好、抗干扰且光源稳定等优点,而且在处理与液体折射率相关的光学图像时无需调试,光照即显,有望用于封闭管道在非常温、非常压状态下液体折射率的实时、自动和非接触在线监测。     

Nanometer edge and surface imaging using optical scatter

Imaging of edges to nanometer resolution using a novel non-contact technique is presented. This technique relies on positioning an optical beam to the edge, and simultaneously scanning, and measuring differential changes in off-specular scatter. Data may be used to calculate the radius at the edge to high accuracy. The experimental apparatus is capable of producing diffraction images of features on surfaces arising from processes used in sample preparation. Images of the cleaved edge of an optical fiber, an Au pad on Si, and cleaved quartz measured on this apparatus are presented. This technique could also be utilized to analyze cleaved laser diodes, micro-optics, MEMS devices, and diamond cutting tools.     

Novel non-contact torque measurement using the magnetomechanical effect

With the recent developments in science and technology, torque measurements have been widely used in many fields. However, present torque measurement methods have limitations for long-term applications. Therefore, a new method of non-contact torque measurement based on the magnetomachanical effect is reported that may be used in reducing fatigue for long-term measurements. The theory of the changes in magnetization with torque are analyzed to construct a model. Hence, an experiment platform was constructed that includes an excitation coils, shaft, and Gauss meter. The relationship between the magnetic induction and the torque was measured using this apparatus. The results show that the experimental measurements are in agreement with mathematical models obtained using magnetomechanical concepts. The results also show that the maximum nonlinearity error of the system is 0.6% and the maximum repetitive error is 3.125%. Additionally, this proposed method meets the requirements for long-term torque measurements and may also be used for the non-contact characterization of the torque of watercraft and airplanes.     

Calibration of laser beam direction for optical coordinate measuring system

For the purpose of measuring free form surfaces of some key parts in the aviation field accurately and effectively, such as blades, a non-contact optical coordinate measuring system is set up in the paper. A laser displacement sensor is mounted on the Z axis of a CMM via a turntable and adjusted to the suitable orientation according to the shape of the target surface. The combination of optical sensor and CMM can reach the full potential of them both. To enable the laser sensor to perform measurement in every direction, a calibration method used to determine the laser beam direction based on a standard sphere is proposed, the principle of which is analyzed in detail in the paper. In the calibration procedure, the sensor moves at an equal step along X, Y and Z axes respectively and then equation sets are established to calculate the unit direction vector of the line which the laser beam is on. In the process of solving the unknown quantities, a new parameter substitution method is applied. Finally, a gauging block and a sphere with known size are used to verify the method. As the experimental results show, the measuring errors in several directions are all smaller than 0.05 mm, which manifests that the calibration method proposed can meet the requirements of reverse engineering.