面向能量天平同步测量的磁链差测量方法研究

能量天平法作为一种质量量子基准研究方案,其中磁链差测量是能量天平测量过程的核心,其基本原理是对线圈感应电压的时间积分进行测量.原有的磁链差测量方法是基于数字积分原理的,当其应用于能量天平同步测量方法中时,难以克服数据采集卡的本征弱点,无法满足10-8量级的相对标准不确定度需求.为此,基于双积分型模数转换器(ADC)提出...     

基于DPGC技术的激光干涉纳米振动测量系统

基于数字相位载波调制(DPGC)原理,建立了激光干涉振动测量系统及其信号解调的软硬件处理平台,以24位数字信号采集卡配合64位PC处理器作为硬件电路的核心,实现了参考波形的发生与待测信号的实时采集,利用LabVIEW软件平台构建了DPGC算法,实现了振动信号的实时解调.实验结果表明,基于PC平台的DPGC信号解调方法,降低了传统的模拟PGC技术中模拟乘法器和微分器等硬件电路的漂移和噪声,提高了信号解调精度,改善了系统信噪比,实现了对频率范围10～200Hz低频振动信号的高精度测量,其分辨力达到0.14nm,动态范围达到120dB.     

激光干涉测量中光学窗口受动态压力的影响分析

利用激光干涉仪对动态压力进行非接触测量时,压力腔中常设计光学窗口,目的是在动态压力环境与激光干涉仪间建立光学通道,利用激光干涉法使动态压力能溯源到时间、长度与静态压力上。由于在动态压力环境下光学窗口受到内外压差、温度梯度、振动等因素影响,将直接影响光学测量精度。针对上述问题,通过仿真分析方法,分析在动态压力环境下压力、温度、振动与光学窗口的影响关系,同时通过光学窗口在动态压力环境下试验,研究各影响分量对真实测量结果的影响,可为后续动态压力的校准和测量进行修正和补偿以及其他类似动态压力环境下的光学窗口设计提供依据。     

提高激光干涉小角度测量系统测量精度及误差修正的研究

本文从理论上对激光小角度测量原理进行深入分析，找出制约测量精度的各种误差源，并提出简单易行有效的误差修正方法。经过实际测试，验证了理论分析的正确性和实际应用的可行性，为激光小角度高精度测量开拓了新的应用领域。     

共路激光干涉测量系统的研究

激光干涉测量系统在精密测量领域占有重要地位,它对温度变化、大气变化、激光波长变化、机械安装误差和外界振动等比较敏感,影响系统的测量精度和稳定性。针对此情况,该文提出一种新型的激光干涉光路,两光臂呈完全共路结构,使干涉条纹信号具有极强的抗干扰能力;对光路进行抗干扰分析和理论推导;构建位移测量系统,进行系统测试实验和误差分析。实验表明,本系统测量分辨力0.72nm,合成标准不确定度5．2nm（k=2）,运行速度0．56mm／s,量程0．01mm。     

Mirau干涉型微纳台阶高度测量系统的研究

为了实现纳米量级到微米量级的微观三维台阶样板高度的快速测量,在普通光学显微镜的基础上改造完成了一台微纳台阶高度测量装置,设计了整体硬件结构,编写了测量控制软件和数据处理软件,并结合Hilbert变换和小波变换实现三维表面形貌测量。使用不同高度的台阶样品进行测试,测试结果表明:系统测量准确度较高,测量重复性较好,垂直测量范围大于50 μm。     

激光干涉法测量材料线膨胀系数的实验研究

本文主要利用中国计量科学研究院最新建立的基于激光干涉法的材料线膨胀系数测量装置,在300～770K温度范围内,对美国国家标准技术研究院(NIST)提供的SRM738不锈钢样品进行测量,实验结果与NIST公布值的相对偏差在1.7%以内.     

激光多普勒效应测量面内位移一些问题的研究

本文采用散斑干涉理论研究固体表面面内位移测量的激光多普勒效应方法。理论和实验表明测量结果中存在一项随机相让误差，尽管该误差可在一定程度上补偿，但不能消除，因而限制了测量精皮的提高。此外，本文还给出了测量过程中信号随机消失的原因以及延长信号不间断距离的方法。     

能量天平水平安培力与电磁转矩引起对准能量误差的评估

在能量天平法原理的基础上,研究悬挂线圈特征矢量非对准状态的产生机理,分析非对准状态下水平安培力和电磁转矩之间相互耦合的作用特性,揭示两者对能量天平对准误差的影响机制;设计水平安培力和电磁转矩的双柔性铰链解耦结构,实现了两者在作用范围上的解耦,同时基于转矩平衡原理分别建立了水平安培力和电磁转矩的求解模型,并基于该模型评估了由水平安培力和电磁转矩做功引起的能量天平对准相对误差值为1×10^-6。      

能量天平悬挂系统初始位姿识别方法

溯源至普朗克常数的能量天平法由于悬挂系统的初始位姿不理想,电磁力与砝码重力之间很难达到理想的平衡状态,总会不可避免地产生水平力与转矩,进而引起准直误差。立足于能量天平悬挂系统的准直误差的产生机理,结合能量天平悬挂系统的力学和电磁学特性,分析并建立悬挂系统初始位姿与寄生位移之间的数学模型,为准直误差的抑制奠定理论基础。     

用于微位移测量的迈克尔逊激光干涉仪综述

迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段.以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉技术进行了分类介绍,主要讨论了微位移测量中实现高精度和高分辨率的干涉测量技术,最后展望了激光干涉法测量...     

能量天平永磁体系统的温度场分析

提出基于COMSOL有限元仿真的方法对永磁体系统的温度场进行分析。通过分析,得到永磁体在不同工作模式下的温度上升曲线。仿真结果表明永磁体磁盘在两种工作模式下存在10^-4 K量级的温度差异,由于钐钴永磁体磁盘存在-3×10^-4 K^-1的温度系数,温度对磁链差的测量影响在10^-8量级。为改善能量天平永磁体系统中悬挂线圈的发热问题,提出调整悬挂线圈电流,增大辐射面辐射系数,改变天平支撑结构3种方案,以改善温度波动引入的普朗克常数测量不确定度。     

一种应用于激光干涉仪的等比例偏移定量准直装置

设计一种用于激光干涉仪的等比例偏移定量调整的准直装置,利用该装置可以方便快捷、精准定量、一次性实现光路准直。实验表明:对于校准坐标测量机单轴6 m的定位误差,利用该装置调整准直光路的方法只需要调整一次,所用时间小于2 min。     

大长度激光测量中阿贝误差消除方法的研究

提出一种基于3路独立激光干涉仪消除大长度激光测量中的阿贝误差的方法,3路干涉仪的安装位置可布置成任意三角形。通过3路干涉仪的测量结果及被测仪器与3路干涉仪安装位置的几何关系,构造一路与被测仪器同光路的虚拟干涉仪,推导虚拟干涉仪的测长公式。该算法对干涉仪的安装位置无特殊要求,在实践中易于实现。为验证算法的有效性,依托于室内80 m大长度标准装置,通过改变被测仪器安装位置,在45 m范围内进行了3组不同的验证实验。实验结果显示消除阿贝误差后,残余的其它误差的最大值仅为1.10 μm,该算法可有效地消除阿贝误差。     

用数字波面干涉仪快速检测平晶的平行度

文章提出了一种新的检测方法即用数字波面干涉仪检测平晶的平行度.分析了测量不确定度的来源,并对测量不确定度进行了分析评定.与传统的方法相比在保证测量准确度的前提下,大大提高了工作效率.     

基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术

针对高频声学应用中多普勒信号软件解调的局限,提出了一种基于FPGA的数字硬件信号解调方案.基于AD9467设计了高速ADC采集系统,以实现原始多普勒信号的奈奎斯特采样或带通采样;基于Xilinx Zynq-7000片上芯片系统设计数字信号处理系统,实现了 DDS合成参考信号与多普勒信号混频、低通滤波产生I&Q基带信号对...     

激光干涉仪在气体微小流量测量中的应用

为了提升气体微小流量的校准能力,拓展流量校准范围下限,以被动活塞式玻璃体积管主标准器作为研究对象,提出一种使用激光干涉仪实时测量活塞移动位移从而计算得出标准流量的方法,将流量范围下限从1 mL/min扩展至0.01 mL/min.开展了流量重复性试验及标准流量不确定度分析,试验结果表明该标准器在扩展的微小流量范围内具有...