纳米测量精度光栅传感器研究综述

概括分析了光栅纳米测量中双光栅测量系统、炫耀光栅测量系统、基于误差修正技术的光栅纳米测量系统、基于二次莫尔条纹原理的纳米光栅测量系统的测量原理。介绍了纳米测量精度光栅传感器研究的关键技术。     

光栅位移传感器在高压开关机构位移测量中的应用

针对高压开关机构位移测量,采用计量光栅位移情感嚣,根据莫尔条纹原理测量机械位移,进而通过高速ADC进行数据采集,利用DSP采进行信号处理;同时提出了一种新的位移测量方法,可以完成高速鉴向和计数测量.与老式的测量方法相比,大大提高了精度.     

纳米级位移分辨率双光栅系统的多普勒分析

使用多普勒理论分析了一种典型的具有纳米级位移分辨率的双光栅测量系统.在以往的文献中,只是简单的列出光栅系统的位移测量公式,对系统的工作原理分析避而不谈.文中首先给出了系统的光路结构,分析了光栅的衍射序列,然后对光束入射和出射光栅的多普勒效应进行了数学建模,得到了最终的位移测量值与光学莫尔条纹之间的关系.最后分析了参考光栅的作用,并给出了这种系统的特点.     

光栅传感器检测电路的设计

介绍了一种新颖光栅检测电路与及光栅检测有关的方向传感器电路,它可以将光束的位移直接转换成数字信号的形式输出.     

线位移光栅传感器的维护保养

研究分析过去几年光栅传感器的应用状况,发现维护保养或使用不当造成的故障占传感器总故障的60％以上。可见,加强光栅传感器的维护保养是数显技术应用推广中不容忽视的问题。科学的维护方法建立在了解基本工作原理的基础上。正确的使用可以充分发挥数显系统的功能,避免造成传感器     

一种新型纳米光栅传感器的理论研究

为了开发结构简单，抗干扰能力强的纳米测量精度光栅传感器，对基于二次莫尔条纹信号的纳米测量精度光栅传感器的测量原理进行了理论分析，通过仿真计算，其测量分辨力可达到5．40〉（10^10-10m，测量精度可达到纳米级。此外，对指示光栅和标尺光栅不平行时对二次莫尔条纹信号质量的影响进行了理论分析和仿真计算。     

光栅莫尔条纹细分技术的研究

光栅是一种精密测量装置 ,测量原理是以光栅移动形成的莫尔条纹为基础。介绍输出正弦信号和方波信号的光栅在位移测量中脉冲细分的常用方法 ,分析其中两种方法的电路与波形并对其进行实验 ,验证细分原理的正确性     

基于DSP的高精度位移测量系统的研制

在对现有细分方法研究分析的基础上，采用正交脉冲四细分与合成函数细分相结合的方法，设计并实现了一个完整的线位移测量系统。该系统采用TMS20F812DSP为处理控制单元，利用处理器芯片内部集成的正交编码脉冲单元（OEP）对整形后产生的脉冲信号进行4细分辨向；同时利用处理器集成的ADC模块采样原始信号，用软件完成合成函数细分算法，并在LED上显示结果。实验表明，该系统能将传感器精度提高200倍。     

采用光栅成像原理的光栅位移传感器

本文从光栅成像理论出发，导出了具有结构简单，且能在大间隙下工作的光栅成像型位移传感器。并系统地探讨了这种传感器的理论，给出其实验结果。     

浅谈影响发动机试验数据准确性的几种因素

发动机试验,是用科学的试验方法揭示发动机内部的变化规律,找出提高其动力性、经济性、可靠性等各种性能的途径.从准备阶段到试验,再到试验后的数据处理,都存在着影响发动机试验数据准确性的因素:发动机的技术状态、安装位置、机油的添加量等会影响发动机的性能;试验人员的技术水平,测试仪器、试验方法的选择等会影响测试结果;试验条件的控制,测试数据的处理方法等也会影响测试结果.通过对试验全过程的分析可知,影响数据准确性的因素主要可分为样品、检测人员、测试仪器、试验方法及数据处理,试验环境和设施条件等几个方面.     

圆光栅角度传感器偏心误差的分析与补偿

偏心误差是圆光栅角度传感器测角误差的主要来源之一。 通过推导偏心误差的表达式及其三角级数展开,提出了使用对径双读头可以测量偏心参数并补偿偏心误差,因此设计了利用改进的粒子群算法从双读头计数值中拟合得到偏心参数的流程和一种基于区间转换和两级查找表的现场可编程门阵列(FPGA)偏心误差实时补偿模块,使得在标定得到偏心参数后,在设备中仅使用单个读头就能实现与双读头几乎相同的测角精度,节省了成本。 实验分析表明,对于实验中用到的单圈 320 000 计数值的编码器,在误差补偿前,单读头计数值与双读头计数均值之间最大相差 109,即偏心误差最大可达 0. 06°,显著影响测角精度;而在误差补偿后,二者最大相差 6,平均仅相差 1. 46,这验证了提出的误差补偿方法可以有效代替双读头的使用。     

基于光栅编码器的柔性测量臂位置精度研究

光栅编码器的误差使得柔性测量臂(AACMM)在不同位置、不同构型下的精度呈现一定的规律。掌握由光栅编码器精度引起的位置精度在工作空间的分布规律,有利于指导柔性测量臂的标定和测量。以六关节测量臂为研究对象,分析末端执行器位置精度与光栅编码器精度区间之间的关系,并定义了基于光栅编码器精度的位置精度评价指标,在整个工作空间下描述其分布情况。验证试验包括:比较不同关节下光栅编码器精度区间对末端执行器位置精度的影响;与目前常用Monte Carlo方式进行柔性测量臂精度分布特性对比;利用其分布特性,对不同区域进行单点和标准球直径测量。实验结果表明,本方法能更直观、全面地描述光栅编码器精度对柔性测量臂位置精度在工作空间分布情况,通过该分布确定优化测量区域,指导实际操作。     

关于带型长磁栅的精度问题——激光录磁接长技术

在第八届中国国际机床展览会上，我所展出了改进设计后的5m长的带型长磁栅，引起了广大用户和同行的普遍关注。参观者对该产品最感兴趣的是它的精度和价格。精度是线位移传感器的一个极其重要的技术指标，本文对我所生产的带型长磁栅的精度问题作一介绍。     

光纤光栅空分光复用传感系统的研究

介绍了一种光纤光栅空分复用传感系统,并将光纤光栅的传感特性应用于结构健康检测系统中。宽带光源发出的光波进入光栅阵列时,利用光开关选通不同光路实现FBG空分复用传感系统。系统采用等腰三角形悬臂梁调谐装置对FBG进行挠度加载,利用非平衡M-Z干涉技术对传感信息进行解调,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,从而得到被测应变的大小,成功地实现了空分复用传感。该系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,其传感分辨率为7.3 nε,灵敏度的实验值为0.82°/με。     

Theoretical analysis for the influence of the core radius on long period fiber grating sensors

Abstract

The influence of core radius on refractive index sensitivity of long period fiber grating (LPFG) sensor has been studied theoretically for the first time, and a new method to fabricate LPFG sensor with high sensitivity is proposed. The structure and parameters of the optical fiber, the period of the gratings, and the coupling order of the cladding modes are all held consistent in the process of studying the change of the core radius. The resonant wavelength of LPFG sensor shifts with changes in the external environment, which is simulated by the transfer matrix method. The sensitivity of LPFG sensor is enhanced by more than 200 times when the core radius increases from 3.1 to 5.1?μm. The results show that LPFG sensors with larger core radii have higher sensitivity. Selecting a fiber with a large core radius to fabricate LPFG sensors is proposed as a method to improve the sensitivity of these devices. This new simple and effective method is expected to be widely used in the manufacture of high sensitivity LPFG sensors in the future.     

制造误差对四杆机构轨迹综合精度的影响分析

通过建立杆长制造误差对平面四杆机构轨迹综合精度影响的数学模型,确定了杆长制造误差的敏感系数,分析了杆长制造误差对轨迹综合精度的影响规律。设计实例说明,合理设计四杆机构杆长制造公差,可使机构既满足精度要求又降低制造成本。     

圆光栅角度传感器的误差补偿及参数辨识

基于正弦函数和粒子群算法提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高圆光栅角度传感器的测量精度。使用光电自准直仪和金属多面体对圆光栅角度传感器的测量误差进行了离散标定,通过对标定数据的频谱分析,发现传感器测量误差主要由几种不同频率的正弦函数信号组成,由此提出了一种基于正弦函数的圆光栅角度传感器误差补偿模型。补偿模型中包含7个待定常量,本文采用粒子群算法求解这7个待定常量以克服最小二乘法无法收敛的问题。以待定常量为粒子位置坐标,以平均误差为适值函数,建立了一种基于粒子群算法的参数辨识模型,并根据参数辨识模型求出最优的待定常量。应用补偿模型对关节臂式坐标测量机的6个圆光栅角度传感器测量误差进行了补偿,结果表明:补偿后各角度传感器的平均测量误差减小了约398～1102.5倍,大大地提高了传感器的测量精度。     

基于OPC技术的光纤光栅传感器接口程序设计

Bragg光栅传感器是利用Bragg波长对温度、应力的敏感特性制成的一种新型光纤传感器,其光纤光栅传感解调系统采用的接口程序大多是基于DDE技术,稳定性较差.目前主流的组态软件都无一例外地支持OPC技术,如果光纤光栅传感器接口程序也支持这一标准,就能实现光纤传感器与各主流组态软件间无缝连接.该文以武汉某桥健康监测系统的接口程序开发为例,阐述了基于OPC规范的接口程序原理,介绍了接口程序的设计方法和设计过程.     

A method for estimating the accuracy of quadrature output sensors

The errors of quadrature signal interpolation are analyzed. Quantitative assessment of the noise effect and the quadrature signal distortion is given. A method for estimating the accuracy of quadrature output sensors is proposed.