2m比长仪纳米级精度线间距测量系统的研究

介绍了2 m比长仪系统的组成,对其采用光电显微镜动态瞄准刻线和激光干涉测长原理进行了分析,研究了提高刻线瞄准精度和激光干涉测长精度的方法及利用现代电子技术实现刻线信号和干涉信号自动同步快速处理方法。自动信号处理系统基于FPGA现场可编程电路技术和计算机技术。通过对金属线纹尺测量的实验表明,依据JJG 331—1994激光干涉比长仪检定规程进行实验,2 m比长仪单次最佳刻线瞄准精度优于10 nm(1σ),对其测量的不确定度分析表明,对于测量高质量的高等别线纹尺,其测量不确定度U=（20+40 L）nm（k=2）。     

基于图像测量的微刻线尺高精度检测

在高精度激光二坐标标准装置上实现了线宽2μm、最小线间距10μm的微刻线尺的高精度检测.采用高精度差动式激光干涉测长系统作为测长基准,高倍光学镜和高分辨力CCD组合作为精密光学瞄准定位反馈,设计了采样窗自动识别算法实现了条纹图像的自动识别瞄准,提出了采样窗内双向逐行扫描及3σ准则剔除离群点的边缘提取算法,提高了边缘检测精度.微刻线尺线间距的测量不确定度优于0.3μm,k=2,测量的重复性标准差优于20nm.     

激光二坐标测量装置显微视觉关键技术的研究

为满足二维线纹标准器高精度检测需求,研究了激光二坐标测量装置的显微视觉系统关键技术.分析了激光二坐标测最装置的工作原理和显微视觉硬件系统的构成,提出了一种基于方向链码的边缘特征点跟踪提取算法,实现了图像边缘快速精确提取,建立了两坐标系间的修正模型,提高了测量精度.实验验证二维线纹标准器线间距和线宽测量重复性的2倍标准差小于10 nm.     

2m比长仪纳米级高精度刻线自动瞄准系统

阐述了2m比长仪刻线瞄准系统的组成,对其光电显微刻线成像的原理及刻线图像信号进行了分析,根据其刻线信号的特点,研究了其高精度的刻线信号自动处理系统,该系统基于FPGA现场可编程电路技术,实现刻线信号的自动门控触发、自动滤除虚假刻线信号,配合计算机信号自动处理软件可以实现刻线测量的高精度自动瞄准.最后对2m比长仪的瞄准精度进行了测试实验,实验结果表明,测量金属标准线纹尺时,2m比长仪单次测量刻线瞄准精度优于10nm(1σ).     

刻线量规刻线参数的设计与刻制方法的改进

本文通过将量规刻线的中心间距标注改为异名边间距标注之后,消除了由于设计基准与测量基准不相一致引起刻线宽度对被测工件公差的影响。并经过对刻刀的改进和由刻线深度控制刻线宽度的工艺方法,实现了刻线量规异名边间距的精度刻线。从而打破了刻线量规不能用于公差小于0.5mm工件测量的禁区。扩大了刻线量规的应用范围。     

一种激光干涉仪外部测量触发电路

激光干涉仪因其具有较高的测量精度而被广泛地应用。在使用激光干涉仪（以Agilent5529A激光动态干涉校准仪为例）测量工件的实际尺寸（长度）时,需要用测头去探触工件,以取得工件的实际位置,因此需要有一触发装置,来感知测头是否探触了工件。本文设计了一个触发电路,能够使激光干涉仪实现这一功能。     

中国计量科学研究院重点实验室及计量服务介绍(上)

<正>1 2m激光干涉比长仪实验室大家对三角板、卷尺等尺子都非常熟悉,线纹尺也是尺子,但它是最高准确度的尺子,是长度计量中最广泛使用的实物标准器。因此,线纹成为了国际计量委员会长度咨询委员会确定的长度关键比对之一。2005年前后进行的比对表明,5个最发达国家在线纹比对的测量差异不大于5nm,而中国当时的能力远远落后,研制高精度的激光比长仪势在必行。2m激光干涉比长仪,是将等间距的长度值复现在实物标     

在线石油管测长系统的测长原理探究

在线石油管测长系统是由激光感应器(发光管、接收极)、定位机架、(0-800)mm光栅尺、数据处理软件及推进电机构成。该系统是相关企业测量石油管长度的关键装置,系统的测长精度优于±10mm。该系统完全满足了企业石油管的批量在线检测。     

显微标尺标准测量装置的研究

本文介绍显微标尺测量装置的基本原理及其光学机械结构。该装置最小可测线条宽度为0.6μm、线间距为1.2μm,量程为2mm,分辨率为0.01μm,测量不确定度为±0.1μm。该装置还可以测量高精度计量光栅及激光光盘等透明基体上刻线的间距和线宽值。     

数控钢管推动测长系统的研制

本文简要地介绍了“数控钢管推动测长系统”的用途、组成及其工作原理。“数控钢管推动测长系统”主要用于成品钢管的精确测长，在推动过程中实现动态测量，并为喷印作好定位对齐准备。本系统由机械推动、数字控制及精密测量三部分组成，主要性能指标为：①钢管测长范围：3.90～12.70m（钢管管径Φ114～508mm）；②测长精度：土2.0mm；③测量周期：20～45秒/次（连续可调）；④年稳定性：±2.0mm。     

圆柱形声学共鸣腔特征长度的精密计量

声学共鸣腔特征长度是声学法测量玻尔兹曼常数的一个重要参数,其测量不确定度的量值直接影响着玻尔兹曼常数k的不确定度大小。介绍了研制的高精度圆柱形声学共鸣腔特征长度测量系统,阐述了其中的关键技术,实现了对测量结果进行环境参数的实时修正。测试数据表明,该测量系统对圆柱形声学共鸣腔特征长度的测量不确定度为0.60μm,3次测量标准差为0.20μm。     

多波长测量技术

给出了3种多波长测量技术的应用实例,采用多波长二极管激光器干涉仪测量表面轮廓,3个二极管激光器分别发射780nm、823nm和825nm3种近红外光波,可以得到2个近似15μm和29μm的合成波长,激光二极管的注入电流用1MHz左右的3种不同频率调制,以获得干涉仪的相位调制,这3个干涉信号用1个光电检测器和锁相放大器检测,采用同样的干涉仪,仅用2种波长进行了圆度偏差测量,论述了相移干涉测量技术,其试件的长度表示为光源波长的倍数,如果只使用1种波长,则要求确切知道整数干涉级;而使用多种波长,如532nm、633nm和780nm时,可得到几个独立的长度,此时整数衍射级不同,可以通过“精确小数法”计算得到,PTB精密干涉仪长度测量不确定度很小,其单值性范围约0.6mm,因此其近似的长度估算足以满足超精密长度测量的要求。     

经纬仪测量系统在工业测量中的应用

由数台经纬仪和一台计算机组成的经纬仪测量系统进行定基线前方交会测量，可以完成在工业测量中的单点坐标的测量，确定长度的测量和曲面型面的测量。在曲面型面的测量中，针对型面误差分布范围大小的不同提出了用采样值比较和采样值的均值比较的方案，实验表明测量精茺可以达到0.15mm，相对测量精度达到了0.00003。     

光电经纬仪测量飞行器三维坐标方法及误差分析

介绍一种用于光电经纬仪精确测量飞行器三维坐标的计算方法，该方法利用空间两异面光轴公垂线估计交会点位置，克服了常规处中的模型误差，分析了观测量误差 产生的原因并提出了改正方法，对定位测量误差进行了仿真，结果表明，利用该方法并合理布站可显著提高从标测量精度，对于机动大目标的坐标测量误差小于0．20m。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

室内200 m虚拟基线测量方法的研究

为了解决手持式激光测距仪50m以上检测基准建立的问题,在50m高精度导轨上利用3个平面反射镜进行光路折叠,实现4倍光程倍增,搭建了室内200m基线。并将Leica TS15型全站仪视为检定基准,对基线长度进行标定。最后对Leica DISTOTM D510型手持式激光测距仪开展了50~200m测段的示值误差检定实验。实验结果表明: 室内基线系统的测量范围可拓宽至200m,示值误差检定结果的扩展不确定度为2.2mm(k=2),满足检定规程要求,有利于将长基线压缩至室内有限空间完成。     

高精度光栅测长机校准及不确定度分析

本文论述了测长机和测长仪的区别,高精度光栅测长机应归于测长仪类,适用于JJF 1189-2008《测长仪校准规范》.校准高精度光栅测长机,需严格控制环境温度,测量小尺寸量块需考虑两球形测头不同心引入的误差,测量内尺寸以两环规直径差作为标准值,测得值可用平均值代替最大值,分析了二等量块校准光栅测长机外尺寸示值误差的测量不...     

一种用于线膨胀系数测量的高稳定性激光干涉系统

介绍了一种可以对材料长度变化进行测量的高稳定性双光程激光干涉系统,由于该干涉系统的测量光路和参考光路具有相似的传播路径,光程差仅由被测试样的长度引起,干涉系统具有较强的抵抗环境温度变化和振动等外界干扰的能力。通过平晶反射膜测量试验,对干涉系统的稳定性进行了验证,结果表明在6. 5 h内测量数据的标准偏差为4. 2 nm。该激光干涉系统可用于材料尺寸变化(如线膨胀系数)的高准确度测量。     

利用激光多普勒效应进行电缆动态定长的研究

激光多普勒测速法是一种高精度测速的方法,在测量流体速度方面应用较广,但因测速仪器技术含量高,目前主要靠进口欧美国家的产品,因而成本较高,在电缆、钢材行业应用有限,文章就是欲将激光多普勒测速法向电缆行业推广的一次尝试,对改善我国电缆行业长期存在的定长精度不能达到国际标准、浪费现象严重的现状具有一定的意义.