高速大扫描范围原子力显微镜系统的设计

针对目前高速扫描型原子力显微镜(AFM)主要是限于物检测且扫描速度和扫描范围均有待提高,提出了一种高速原子力显微镜结构设计方案。在压电陶瓷致动器驱动的柔性铰链结构式位移台的基础上,构建了AFM大范围扫描器,使原子力显微镜在x-y扫描方向的运动范围达到了100μm×100μm。通过傅里叶频谱分析,计算获得了AFM扫描器常用的三角波驱动信号和正弦波驱动信号的高次谐波特性及其对AFM高速扫描成像的影响程度。为了消除在扫描运动过程中的机械自激振荡,提出了将正弦波信号作为高速扫描的驱动信号,行扫速度达到50line/s。在正弦波驱动的基础上提出了一种基于位置采样的图像获取方法,有效地减小了AFM扫描器的非线性误差造成的图像畸变现象。     

爆炸容器动态径向变形非接触测量技术

基于激光多普勒效应的动态测量技术具有精度高、信噪比高、动态响应快、线性好、量程范围大和非接触等优点.为获得爆炸容器径向变形参数,设计非接触激光多普勒纵向位移测量系统.采用外差式光路结构,实现被测目标运动方向的辨别,提高抗干扰能力;利用高斯光束理论和束腰特性优化光路结构,使高斯光束束腰聚焦在爆炸容器被测表面上,实现最小聚焦光斑,提高光信号的强度和信噪比;根据爆炸容器径向变形的特点,研究相应的数字滤波和频谱分析方法,实现高速变化位移的动态测量.系统的位移测量范围为-30 mm～+30 mm,速度变化范围为-10 m/s～+20 m/s,测量距离为4.5 m.爆炸容器在内部爆炸载荷作用下的径向变形测试结果表明测试系统性能是可靠的.     

基于惯性冲击原理的变摩擦式微位移机构运动特性的研究

针对目前无法使用对称的正弦波产生逆压电效应驱动微位移机构的现状,提出了利用正弦波信号驱动压电双晶片振子的技术方案,应用惯性冲击力实现机构的微小位移,建立了机构运动的数学模型。设计了斜面结构使正弦波作用产生的周期性惯性冲击力形成竖直作用于微位移驱动机构的分量,通过改变正压力调整摩擦阻力的大小,并推导了QU相似文献   

缸中活塞运动位移和速度的测量装置

众所周知,用系统来测量各种装置的运动部件线性位移和速度,在速度达数m/s,和加速度达数十m/s~2的复杂运动动态情况下,采用较少。它不可能在大的加速度情况下工作,也不可能保证必须的测量精度。下面介绍的装置,用来研究当使用一般的测量和记录仪器时,压气缸在完成快速运动过程中,活塞运动的动态特性.装置的原理示意图如图1所示.     

冲击高压用数字示波器动态局部非线性的评价方法研究EI北大核心CSCD

冲击高电压测量系统中通常采用数字示波器记录瞬态波形的幅值参数和时间参数。为了评价数字示波器A/D在记录标准雷电波或截波时的瞬时特性,需对其进行动态局部非线性试验。国标等效采用IEC标准要求需用三角波进行试验,由于实践中难以获得满足标准要求的三角波斜率,通过数学建模对正弦波的理想输出码数概率进行了分析,采用正弦波替代三角波实现了数字示波器动态局部非线性及其直方图的实验,结果表明正弦波在很宽的频带内具有较小的失真,且与三角波相比具有很好的可溯源性,完全可以采用正弦波替代三角波实现数字示波器的动态局部非线性评价。     

基于三维激光扫描的移动大尺寸圆柱体工件长度快速检测系统

针对移动大尺寸圆柱体工件两端的表面形貌特征,利用三维激光扫描仪设计了一种快速长度在线检测系统。基于三维激光扫描仪可在短时间内连续高速获取大量测量数据的特点,系统在虚拟环境下构造出自适应测量形状的虚拟测量基准面,采用二维误差分离方法抑制系统误差和运动误差,识别定位工件两端端点并计算其到虚拟测量基准面的位移;最后结合多传感器融合模型获取三维位移场测量结果。另外,测试前用三坐标测量机精密测量过的相似形状圆柱体工件对系统进行了校准修正。为验证系统的精度和可靠性,分别对处于（1 000±25）mm内不同直径的圆柱体工件进行了长度检测。结果显示,系统可在1 s完成直径约为50 mm工件的长度测量,检测分辨力为0.010 mm,检测精度达到0.050 mm。实际运行结果表明,该设计系统具有高自动性和高效性,可满足在线生产中对大尺寸工件控制和检测的要求。     

电压输出型线位移传感器动态检定系统

对电压输出型线位移传感器按ZB Y143-83自动检定时,很难同时满足接近测点的方向性及重复定位精度的双重要求。为此研制了动态检定系统,以双纵模双频激光干涉仪提供标准位移,采用微机接口卡高速数据采集处理技术,实现了对量程不超过500min的传感器的高效自动检定。系统总不确定度不大于2μm,测量速度不大于20mm／s,除被测传感器安装外,全部检测工作完全由微机控制自动完成。     

37CrNi3MoVE钢不同加载速率下应力腐蚀行为的试验研究

利用紧凑拉伸(CT)试样对水下高压气瓶用钢37CrNi3MoVE材料在模拟海水环境中进行了应力腐蚀试验研究,采用恒位移速率控制,试样为平面应力试样,获得了不同位移速率下载荷一位移曲线和裂纹扩展速率与应力强度因子关系曲线.结果表明,载荷与裂纹扩展速率增长趋势与加载速率密切相关,位移速率为5.0×10-5 mm/s比1.0×10-5 mm/s时裂纹扩展前期的最大载荷高12.73％,裂纹扩展约2 mm后,相同裂纹长度下能承受的载荷基本一致;该材料在海水环境中,平面应力状态下,裂纹起始扩展应力强度因子约110 MPa√m.位移速率为1.0×10-5 mm/s和3.0×10-5mm/s时测得的裂纹扩展速率da/ dt分别出现2.9×10-5 mm/s和8.2×10-5 mm/s的稳定扩展阶段,但位移速率为5.0×10-5 mm/s时,da/dt与KI的关系曲线没有明显稳定扩展阶段.位移速率低者比位移速率高的应力腐蚀明显.     

在线测量中心MPN-S500A

<正> 这是日本半和工业公司最近开发的产品,主要用于孔径的在线测量。主要特点:①测头尺寸具有较大的柔性,一个测头可测量16种大小不同的孔径,测量直径间的最大差值为20mm。②测头的校准配有自动校准装置,可通过有关程序进行校准工作。③该装置极易与FTL和FMS等加工系统组合,对工件进行在线测量。另外,备有储存系统,通过与计算机连接,可对测量数据进行有效管理。①测量范围为X500mm,Y400mm,Z600mm,最大进给速度为5000mm/min。该机所用检测器为东京精密的电动测微仪。⑤测量孔径为φ20mm～150mm,测量时间为2秒/每孔。     

FLUKE 5500A型多功能多参数校准器

美国福禄克(FLUKE)电子仪器公司推出的5500A型多功能校准器能满足众多仪器产品所提出来的各种校准要求.一、广泛的应用领域5500A可以校准以下多种仪器仪表.1、模似和数字多用表、面板表、曲线记录仪、示波万用表、过程校准器、数据采集器.5500A可以校准5~1/2位以下的数字电压表和数字多用表.5500A有很强的负载驱动能力,以校准模拟指针式电压表、电流表、电阻表和类似的其它仪器仪表.2、功率和电力谐波分析仪.5500A可以同时输出双路电压或相位精密控制的电压和电流.以便进行功率表或电力谐波分析仪的校准.可以对电流或电压输出的波形、谐波次数进行控制.可以选择正弦波、方波、截顶正弦波、三角波.它还可以校准DC功率表,功率达11kW.     

IC芯片粘片机并联焊头机构的运动学分析

针对所设计的IC芯片粘片机的并联焊头机构,建立了运动方程,给出了运动方程的正解,推导出速度、加速度的正、逆解。在已知左右驱动电机运动规律的情况下,使用Matlab软件得出了该机构X,y方向的速度、加速度曲线和位移曲线。研究结果表明,该机构运动平稳,位移曲线与预计的轨迹相符,能够满足工作要求。     

二维光电水平倾角测量系统

针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求,本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理,研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光,经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后,由位置敏感探测器感测光斑位置变化,输出包含角度信息的光电流信号,并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终,由高速采集卡进行数据采集,经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息,从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验,结果表明:测量系统在-10~10mm/m(约为-2 000″~2 000″)量程内,角度测量误差小于±0.050mm/m(约为±10″),线性度优于0.25%,满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。     

用于高速测量的CCD激光位移传感器的研究

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统、具有7500像元的高速线阵CCD、转换速率达40MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器DSP构成。在系统中采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速AD采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使 FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻了DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,以满足高速测量的需要。实验表明数据转换速率可达40M,最小采样间隔时间为0.1ms。     

A DETAILED DESIGN OF A LAB-BUILT MODULATOR DRIVER FOR A MÖSSBAUER SPECTROMETER

The Doppler modulation system is a principal part of a Mössbauer spectrometer. It includes the Doppler modulator (velocity transducer) and a control system (the modulator driver) which consists of a function generator that produces a reference signal by which the vibrator can be controlled and the error correction circuit that corrects the motion of the vibrator according to the reference signal. The motion of the driver must be identical to the preferred wave shape for the operation of the spectrometer. The aim of the present article is to design and test a low cost lab-built modulator velocity driver for a Mössbauer spectrometer to be used in the constant acceleration (triangular) mode of operation, although it can be used in the other operational modes. A triangular wave is stored in RAM. The axis of the vibrator carries two coils, one for the driving signal and the other for the pickup signal which gives the shape of the motion of the driver (i.e., the actual motion of the source). The stored reference triangular wave is compared with the one from the pickup coil and the difference between them gives an error signal. The error signal will be zero if the motion of the vibrator is identical to that of the stored wave. This error signal is added to the driving pulse in a suitable phase and amplitude in order to obtain a source motion with minimized deviation from its correct value.     

高速机械系统运动特性的实时视觉检测技术研究

介绍一种利用高速视觉传感器,对机械系统高速运动进行实时运动特性提取的技术,并搭建高速视觉检测系统,可以对复杂的高速机械设备进行长时间、无接触的运动频率检测。本技术将高速相机视为多传感器系统,对预存储的多周期高帧率图像进行离线处理,设计周期运动特性关键像素点提取算法,以这些像素点为固定的多个子传感器,将图像简化为一维向量,并建立周期运动特性样本序列数据库,实现基于视觉平台的高速机械运动相位和频率检测技术。为验证算法的有效性和系统的稳定性,利用步进电动机带动的旋转装置和缝纫机的机械运动部分进行试验,结果证明了本算法和系统可以正确的提取周期运动特性关键像素点,建立样本数据库,完成高速实时视觉检测。     

基于LabVIEW电机转子转动惯量在线测量系统设计

为了准确测量电机转子的转动惯量,采用空载减速法,以图形化编程语LabVIEW8.6为开发平台,开发设计出一套电机转子转动惯量的测量系统。该系统选用固高gts800运动控制卡实现对电机的控制,NIUSB-621x高速数据采集卡将采集到的信号传送到PC机,由LabVIEW测量系统对数据进行转换、曲线拟合处理和计算,实现数据的实时获取、显示,并将SQL数据库技术引入到转动惯量测量系统软件开发中,以方便测量数据的管理。该系统满足了电机转子转动惯量测量试验的要求,对于在线电机转子转动惯量的测量有着重要现实意义。     

数控研磨机研磨去除量的在线监控系统试验研究

将光栅测量系统和数控技术用于高速研磨机上,从而给研磨机增加监控功能,这是新型高速研磨机的发展方向。光栅测量系统具有数字化、精度高和安装方便等优点,故选用光栅测量系统测量压头的位移,并利用计算机实现相应的控制。介绍了光栅测量系统的组成、工作原理及主要技术参数,并对数控研磨机监控装置的组成和监控原理进行了分析,对高速研磨机的设计优化具有参考价值。     

阻尼对高速凸轮机构动力学的影响分析

建立了考虑阻尼因素的等效单自由度高速凸轮机构的动力学模型,以正弦加速度运动规律方程为激振函数,推导出了从动件系统主振段和余振段的位移和加速度动态响应方程并绘制出了动态响应变化曲线,得出了不同阻尼比和周期比对主振段和余振段的动态响应,从而为高速凸轮机构的合理设计提供了一定的理论依据。     

电阻应变片在侧面碰撞中车门开启过程监控的应用研究

在侧面碰撞试验中,车辆门锁系统的运动状态因监控位置特殊,目前只能通过高速摄像观察、加速度传感器曲线以及试验后变形结果判断,无法定量分析门锁开启原因。为解决上述问题,对电阻应变片传感器在门锁开启监控上的应用进行研究,利用电阻应变片传感器采集及安装便利性,将应变片与门锁机构运动结合,并运用最小二乘法线性拟合得到了门锁锁体摆臂在水平线上的相对运动位移。试验结果表明,利用电阻应变片在试验过程中能有效监控门锁开启最大运动位移及相对应时刻,可为车辆门锁系统问题研究提供参考。     

工件表面质量检测中高速图像采集技术研究

针对工件表面质量在线检测过程中的高速图像采集环节,提出了一种工件图像高速采集方法。分析了图像采集中定位精度、运动模糊、曝光时间和工件运行速度之间的定量关系,研究了传送机构与工件表面的振动对图像采集的影响,设计了图像采集时序。利用光电传感器实现工件的快速触发,使用高精度延时模块实现工件的准确定位,通过减小曝光时间控制运动模糊。基于高速采集方法设计了高速图像采集系统,定位精度小于0.1mm,运动模糊小于1pixel,保证了工件的准确定位和图像的清晰度,有效保证了工件表面质量检测。