1.2 km标准基线环境参数自动测量系统研制

为提高野外测量折射率补偿实时性,研制了1.2 km标准基线环境参数测量系统,该系统采用一种硬件分组和软件并行采集方案,将系统传感器数据采集的正确率提高到98%以上,82个传感器完整循环采集一次的时间小于7 s。计算出传感器7 s采样间隔温度变化量,分析评估折射率补偿结果,为野外标准基线测量提供科学的视角,量化寻找基线理想的测量时段,使延时温差小于0.05℃,高精度测距仪基线测量时的折射率修正误差控制在5×10^-8内。     

基于环境参数融合的智能气体传感器设计

由于温度、湿度等环境参数对半导体气体传感器的测量精度有着较大的影响,对此提出了基于神经网络方法的智能气体传感器设计方法,利用神经网络对气体传感器的各种环境参数进行数据融合,以获取准确的被测气体浓度值。实验证明,该方法可以有效地提高气体传感器的测量精度,使气体传感器输出的满量程误差在±0 8%以内。通过该神经网络融合逆模型,还可以方便地根据环境参数的变化实现对气体传感器输出的补偿,从而实现传感器的智能化。     

野外基线长度量值的溯源

长度计量是人类认识自然和改造自然不可缺少的活动,是计量学科最基础的内容.国际单位制中长度计量的单位是"米",将全世界统一的国际长度基准"米"传递至各国的长度基准,然后再由国家长度基准传递至野外基线,通过野外基线将"米"传递至各种待定量,构成了测绘计量的重要内容,也是国家量传体系的重要组成部分.     

基于阵列超声传感器的气液界面检测

利用超声波声束对两相流参数检测的优点,使用阵列超声传感器探究了气液界面下的超声波声束和液面的关系。实现了超声波声束对整个气液界面的参数检测,测量了静态气液界面高度,实现动态超声波声束对分层流气液界面的重构。并在河北大学多相流循环装置进行实验验证,实验结果表明,阵列超声波声束可以实现对气液界面高度检测,可分辨最小2mm气液界面高度;重构图像的截面含气率和高速相机拍摄得到的截面含气率误差不超过4%。     

阵列光电传感器的非线性校正

阵列光电传感器在接近饱和时表现出非线性,但是可以通过阵列传感器的线性区的系数外推得到修正,而且只需在一个波长位置测得曝光量与A/D转换值的响应曲线,将能够推广到任意波长位置。为此,利用最小二乘法进行多项式拟合和软件的非线性校正,在同等硬件配置的条件下,增加了线阵传感器的线性区,延拓了传感器的动态范围。在整个动态范围内,系统测量误差可以减少到±2%。此非线性校正方法也非常适用于光电阵列传感器的光谱仪生产厂的强度定标校正。     

阵列式静电传感器的频率特性分析

研究了应用于气固两相流流动参数检测的阵列式静电传感器频率特性,建立了阵列式静电传感器的数学模型,定义了动态灵敏度,应用数值模拟结合实验的方法得到了阵列式静电传感器的轴向灵敏区域和频率响应特性。结果表明:传感器近极片的轴向灵敏区域最小,中心轴向处的灵敏区域最大;空间频率分布为距极片越近,频带越宽,峰值频率越大;速度越大频带越宽,峰值频率越大;极片越长,信号的频带越窄;得到了粒子速度、灵敏区域长度和峰值频率3者之间的关系。     

基于电涡流的传感器阵列测试技术

本文介绍的基于电涡流的传感器阵列测试系统具有零件重复定位准确、信号频率稳定、灵敏度高、测试精度高的特点。     

基于压力传感器阵列的轻武器杀伤效应测试系统

轻武器杀伤效应是评价轻武器性能和指导轻武器设计的重要技术指标.为了研究和科学评价轻武器的杀伤效应,设计了埋设有压力传感器阵列的模拟靶标.利用高速摄影机和压力测试系统同步测试,获得了某型号手枪弹在50 m射距下侵彻带有防护材料的模拟靶标的高速摄影图像和压力波曲线,揭示了某型号手枪弹在侵彻带防护模拟靶标的过程中产生的压力变化特性.实际测试结果表明,弹丸在侵彻带防护的模拟靶标的过程中,对防护材料产生的冲击波,可瞬间向模拟靶标传递并转换产生对人体致伤起重要作用的峰值压力.通过对压力传感器阵列所获取的压力曲线进行分析,可以科学评价轻武器的杀伤效应.     

基于误差相消原理的光程倍增测量方法

针对大尺寸激光测距类仪器的量值溯源问题,研究了一种基于误差相消原理光程倍增的长距离测量方法,建立具有误差相消特性的测量模型,系统实现了4倍光程倍增,具有倍程结构简单、测量准确度高、测量稳定性好、连续测量等特点。实验复现了室内13m的虚拟长度基线,验证了测量方法的可行性,该方法有望将中远距离的基线场测距缩短至室内完成,将大空间的室内长距离测量缩短至小空间内的短距离测量。     

基于ECT的占空比可调双阵列传感器设计

针对传统的ECT传感器占空比固定不可调节,不能改变测量极板与管道中心的距离,被测物体在管道内位置和大小变化不能选择合适的占空比,而不能得到效果更佳的重建图像。提出了一种占空比可调的新型传感器系统,占空比可从101调节到61,为了解决这种传感器系统无法加入径向基板引起相邻极板间耦合电容的干扰,设计了一种在测量极板与屏蔽罩之间加差分电极的系统,差分电极与测量电极同步调节。实验结果表明,管道内被测物体所在位置、大小不同时,选择的占空比也会不同,这种传感器系统可快速调节合适的占空比,得到最佳的成像效果,图像误差减小至0.25,相关系数提升至0.80。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

电涡流传感器阵列测试技术

针对采用扁平柔性电涡流传感器阵列实现大面积金属曲面部件位置实时监测,对电涡流传感器的阵列测试技术进行了研究.采用一种基于时分多路的电涡流阵列测试的方法,通过对传感器探头和测试电路的合理设计,使系统电路得到简化,减小阵列单元之间的串扰,提高传感器系统的测试性能,实现了电涡流传感器阵列的快速、高精度测量.     

轴线测量与迭代补偿的机器人几何参数标定

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,提出了采用轴线测量与迭代补偿相结合的工业机器人几何参数标定方法。首先利用激光跟踪仪测量机器人单轴运动的轨迹,将所测轨迹点通过空间投影计算各轴线的位置;然后根据机器人模型参数的几何定义提取机器人模型的实际参数,并采用基于距离误差的迭代补偿方法进行参数标定效果验证。对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行标定实验研究,结果表明:机器人绝对定位误差的最大值、平均值和标准差分别从补偿前的4.215、1.932和1.437 mm减小到补偿后的2.979、1.015和1.031 mm,该方法能够简单快速标定出机器人模型的实际几何参数,有效提高了机器人的绝对定位精度。     

基于标准球距离约束的工业机器人参数标定

针对工业机器人绝对定位精度偏低,在工业应用中受到一定的限制的问题,提出了一种新型基于标准球距离约束的工业机器人参数标定方法。首先采用MDH模型建立机器人运动学模型;其次将接触式测头安装在工业机器人的末端法兰盘上,搭建了一个三角标定平台,平台上刚性连接了3个直径为25.4mm的标准球,每2个球之间的理论的球心距为300mm,用接触式测头分别探测3个标准球面上的点,并记录相应关节角的值;最后,通过最小二乘拟合得到标准球的球心坐标,与三坐标测量机测得的实际球心距进行距离约束,并采用Levenberg-Marquardt算法求得运动学参数误差。共进行5个平台方向的实验,并用另外5个平台方向的数据进行误差补偿验证。实验结果表明:平均球心距偏差从2.6812mm减小到0.5694mm,标准偏差从0.6738mm减小到0.1407mm。     

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。