超磁致伸缩作动器激光干涉位移测量系统

由于超磁致伸缩作动器的位移在微米级,对其精确测量至关重要,针对激光干涉测量技术中分立元件迈克尔逊激光干涉仪存在环境要求高、调整烦琐和易受干扰等缺点,采用全光纤迈克尔逊干涉仪简化测量前的准备工作;并借助高性能动态信号采集卡,配合LabVIEW图形化编程工具,应用贝塞尔函数干涉条纹细分技术提高测量精度,开发了超磁致伸缩作动器位移测量系统。实验证明测量误差与理论计算相符,表明测量结果是准确可靠的。该系统适用于超磁致伸缩作动器位移的实验研究和现场测量,可为微位移的测量提供一种参考方法。     

一种新型光谱共焦位移测量系统研究

设计并搭建了一种光谱共焦位移测量系统。利用高斯拟合算法拟合每组实验数据,获取光谱响应曲线峰值对应的光波长值,采用Levenberg-Marquardt算法优化求解高斯函数的参数向量;利用双频激光干涉仪对系统进行标定,获得光波长和反射镜位移之间的对应关系;对整个系统作精度分析。实验结果表明:高斯拟合算法适合作为该位移测量系统的数据处理方法;用双频激光干涉仪对系统标定的方法能够准确定位反射镜的位置。该设计系统的测量范围为20 mm,测量精度为10μm,能够满足一定精度的测量要求。     

激光偏振干涉纳米定位系统的设计与实验研究

为适应工业发展和计量界对精密定位提出的越来越高的要求,本文提出了基于偏振激光干涉技术的纳米定位方法。在该干涉测长系统中,用偏振计取代传统单频激光干涉仪的光电传感器并配置偏振分光元件、起偏镜等,可将干涉仪出射光的干涉条纹相位细分为36000份,使用波长为633nm的激光源,可将理论测量分辨率提高到 10pm。将完成的偏振干涉测长系统与商用SIOS干涉仪的实验测量结果做了比对。本文还就完成的实验系统的各误差源做了实验研究,得到量化值。经不确定度评估计算,在标准实验室环境条件下,对于微米级行程的位移,其位置测量不确定度小于1.4nm。该方法可应用于纳米定位的各个领域。     

一种二维微位移平台测量系统的研究

微位移测量已经广泛应用于精密测量领域中,实现微位移测量最关键的环节在于精确的定位和精细的运动.文章设计了一种基于应变方式进行二维微位移(纳米级)测量的系统,详细阐述了该系统主要组成部分:微位移检测传感器、处理电路及相关系统软件.实验结果表明该系统可以满足二维微(纳米级)测量的要求.     

基于虚拟仪器技术的纳米时栅传感器实验研究

为了实现制造成本低、抗干扰性强、性能稳定的大量程、纳米精度位移测量,研究了一种基于交变电场耦合的纳米时栅位移传感器。利用虚拟仪器开发平台LabVIEW软件和PXI-5422任意波形发生器硬件设备相结合,实现标准波形的频率、幅值、相位的设置等功能。实验得出：通过调节激励信号的幅值可以避免安装位置的不同对纳米时栅精度的影响,调节相位可以提高其精度。虚拟仪器技术在纳米时栅实验中的应用为激励信号性能的改进与提高提供了技术支持,在纳米时栅特性的研究中提供方便。     

一种基于红外差分法的粉尘浓度测量装置

针对传统光学法检测粉尘浓度时易受环境温度、光源和光电器件等因素影响的问题,提出了一种红外差分粉尘浓度测量方法,并基于该方法设计了一种粉尘浓度测量装置。该装置利用红外差分测量原理,通过以S3C2440为核心的数据采集与处理模块计算粉尘浓度,并通过LabVIEW信号处理模块对采集信号进行小波阈值去噪处理。调试结果表明,该装置具有较高的粉尘浓度信号采集精度和测量准确性。     

一种整小数结合式激光外差信号处理方法

为解决在纳米级分辨力激光外差干涉测量中,由于倍频计数限制引起的在大量程条件下测量分辨力难以提高的难题,提出一种新颖的基于锁相环倍频和相位解调技术相结合的整数、小数结合计数式检测方法。该方法采用数字电路式对顶、错位脉冲消除预处理法得到外差信号的整数相位,再采用高分辨力的鉴相方法获得小数相位,并实现整数、小数相位的正确结合。实验和分析结果表明:采用该方法的激光外差干涉测量系统,动态测量分辨力达到10 nm,与HP5528在1.2m的测量范围内比对测量结果的差值小于0.09μm,静态测量相位分辨力为0.011°,对应的静态测量分辨力优于0.1 nm。应用提出的测量方法,为大范围高分辨力的动态位移测量提供一种有效的技术途径,同时,提高了激光外差干涉系统的测量分辨力。     

基于虚拟仪器技术的位移检测系统

应变式位移传感器存在温度对位移的交叉灵敏度问题,导致其测量精度较低,针对该现象设计一套基于信息融合技术和虚拟仪器技术的位移检测系统。该系统采用多传感器信息融合技术对位移传感器进行温度补偿,以图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台,结合温度、位移传感器、USB—6210数据采集卡及计算机搭建的硬件平台,实现系统信号的采集、存储、分析处理和显示,提高了目标参量的测量精度和系统的温度稳定性,同时节省了硬件开支,减小了设计难度,使得测量直观、操作简单易行。实验结果表明,该系统能够达到设计目标,具有较高的实用性。     

基于LabVIEW的时钟脉冲式位移测量系统

基于时空坐标转换理论,提出将物理刻度虚拟化为脉冲刻度进行位移测量的方法在LabVIEW环境下实现系统的搭建和数据的处理;指出用频率可调的脉冲刻度来代替栅线刻度从而简化了系统结构,避免了精密刻线带来的技术难题和满足了不同测量系统的精度要求;20组测量值与真值精度的对比曲线表明,时钟脉冲式位移测量系统能够进行位移的测量并可以通过调节脉冲的频率来满足测试精度要求,达到设计要求。     

衍射光栅超精密位移定位检测新方法

光栅干涉仪测量是精密位移检测系统中常用的检测方法,具有较高的检测分辨率。为进一步提高光栅干涉仪位移检测分辨率,通过对光栅干涉条纹信号的分析,提出了一种基于衍射光栅相位移动的超精密位移定位检测新方法。采用衍射光栅作为测量元件,通过在经典的衍射光栅位移检测系统中加入光电传感器的相位运动,改变衍射光栅系统的接收相位。其方法是调整光栅干涉仪系统,使得传感器接收视场中只有两个条纹;在目标定位运动台的最后定位阶段,使接收系统的光电传感器在检测视场的两个干涉条纹间进行移动,即改变了光栅干涉仪的接收相位。这种位移检测方法突破了检测元件本身的物理限制,在理论上可以获得亚纳米级以上的超高位移检测分辨率。依据相位移动原理,搭建了具有相位移动功能的光栅干涉仪超精密位移检测定位系统。通过定位检测试验证明了所提方法的有效性。