单光栅数字莫尔位移测量法

提出了一种使用单光栅测量位移的新方法,在该方法中,光栅信号经放大后由图像传感器阵列接收并被传送至计算机,然后通过与其镜像图像叠加的方式得到数字莫尔条纹,最后利用图像传感器像素的空间均匀性对莫尔条纹直接进行细分进而测得位移量。与传统的双光栅莫尔条纹位移测量法相比,该方法完全消除了光栅副层叠间隙,装调更为方便,而且细分成本更低。在阿贝比长仪上对由周期为20 m的光栅和2 0481 536像素的CMOS图像传感器构成的分辨率为0.04 m的测量系统进行测试,结果表明其最大位移误差优于0.18 m。     

基于分布式光栅传感网络的矿井坍塌监测研究

针对矿井坍塌事故的发生设计了一种用于对矿井进行监测的分布式光纤光栅传感器。首先利用ANSYS软件对矿井模型进行有限元分析,找出矿井中的不稳定点进行实时监测。将经过特殊设计的光纤光栅位移传感器安装在矿井中的不稳定点处,当矿井中的不稳定点发生异常时就会表现为反射回来的光纤光栅的中心波长发生偏移,根据反射光中心波长的偏移量与矿井不稳定点的位移成明显的线性关系的特点,可以计算出不稳定点的位移值,进而了解矿井的安全状况。实验结果表明光纤光栅传感器的测量精度可达±0.01%。     

基于FPGA的高速高精光栅解调器设计

光栅传感器被广泛应用于位移、温度、应力等应变量的测量,光栅解调器测量光栅反射信号的波长位移量的精度决定了光栅传感器测量的准确度.采用嵌入式技术,使用ALTERA公司的高速FPGA器件和Nios-II软核设计了高速高精光栅解调器,其测量精度达到1pm,扫描频率大于2 000Hz.     

一种大量程光纤布拉格光栅位移传感器北大核心

光纤光栅位移传感器具有精度高、本质安全、体积小和易复用等特点,但受到敏感材料的局限,大量程光纤光栅位移传感器很难获得。针对该问题,提出并实现了一种大量程的光纤光栅位移传感器,其采用行星轮系与粘贴光纤光栅悬臂梁相结合的结构,通过变换减速比来获得各种大量程;利用有限元分析法对传感器悬臂梁材料和结构进行了优化设计,研究了不同量程时该类传感器的输出特性。结果显示,该传感器输出信号的波长漂移量与位移量有着很好的线性关系,最大量程可达2 000mm。     

一种大量程光纤布拉格光栅位移传感器

光纤光栅位移传感器具有精度高、本质安全、体积小和易复用等特点,但受到敏感材料的局限,大量程光纤光栅位移传感器很难获得。针对该问题,提出并实现了一种大量程的光纤光栅位移传感器,其采用行星轮系与粘贴光纤光栅悬臂梁相结合的结构,通过变换减速比来获得各种大量程;利用有限元分析法对传感器悬臂梁材料和结构进行了优化设计,研究了不同量程时该类传感器的输出特性。结果显示,该传感器输出信号的波长漂移量与位移量有着很好的线性关系,最大量程可达2 000mm。     

一种小型化纳米级单光栅位移测量系统的研制

随着纳米技术的广泛应用以及人们对纳米位移测量认识的不断深化,光栅位移测量技术正在受到广泛的关注。在研究反射式光栅位移测量原理的基础上,设计并实现了一种小型化纳米级单光栅位移测量系统,对系统总体设计、光路布局以及软件算法进行了阐述,最后,利用电容位移传感器ASP-10-ILA等辅助仪器进行了对比实验。实验结果表明:在两路信号不完全正交的情况下系统也能实现准确测量,且理论上系统的位移测量分辨率达到1 nm;在电容位移传感器的量程范围内进行小位移对比试验,系统测量均值与参考值最大偏差118 nm,且与拟合直线偏差均小于100 nm;当光栅发生10 mm以上的较大位移时,测量结果与均值的偏差均小于5 ppm。     

基于杠杆原理的新型光纤光栅微位移传感器

设计了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。基于杠杆原理,通过自由设计不同的力臂长度满足各种测量要求,可以在不损毁光栅的情况下使光栅产生更加显著的应变;其封装不会产生啁啾,可以通过结构的级联实现传感器的复用进行多维多参量的测量。实验结果证明,在微测量范围0.00-0.20 mm内,该微位移传感器的灵敏度达到12.5 nm/mm,较其它梁臂或聚合物封装结构的传感器有很大提高。     

变栅距光栅位移传感结构研究与误差分析

针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题,文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器,进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题.实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上,通过调节平台位移控制光斑入射位置,建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系,实现波长对位移的编码.平台移动范围为0～...     

一种数字光栅无掩模光刻对准方法

针对数字微反射镜装置(DMD)无掩模光刻系统,提出并研究了一种数字光栅无掩模光刻对准方法,将硅片的微位移放大显示在数字光栅与硅片物理光栅叠加产生的叠栅条纹中。建立了基于DMD的数字光栅无掩模光刻对准模型,设计了对准标记以及具体的实现方案,并对模型进行了数值仿真和初步的实验验证。结果表明,采用频率可变、图像干净、具有良好周期性结构的数字光栅代替传统的真实掩模光栅,真正实现了零掩模成本;并且采用变频率数字光栅可以扩大测量范围,减小位移测量误差。最终可以实现深亚微米的对准精度,满足目前无掩模光刻对准精度的要求。     

双光栅干涉位移传感器原理及其误差分析

双光栅干涉位移传感器拥有量程大、精度高等优点。文中详细阐述了传感器的测量原理,并对此理论原理进行ZE MAX软件仿真。与此同时,基于角谱理论推导得到干涉场中的光强分布。结果表明,激光通过双光栅后可以得到三角函数分布的干涉条纹,且双光栅相对移动一个光栅距离时条纹相应移动一个周期。最后分析了对双光栅传感器位移测量结果可能带来误差的因素,以及这些因素对测量结果的影响,文中给出了部分因素的误差表达式。     

硅微加速度传感器的对称梁岛结构设计

采用有限元方法，针对硅微加速度传感器的对称梁岛结构进行了力学特性分析，通过分析得出了该结构的尺寸对其位移量、谐振频率及模态振型的影响规律，为此类加速度传感器的设计提供参考。     

基于加速度传感器的油井功图位移测量的算法设计与优化

针对传统示功仪采用拉线法测量位移不易维护和采用加速度传感器测量位移精度不高的问题,设计了一种基于高精度传感器的算法,从底层数据采集和数据处理方法出发,结合硬件,选用新式的自适应采集模式,根据油井运行的特征,采用积分求位移的算法,实际测试结果表明,算法精度很高,同时通用性更强.     

利用压电薄膜设计体积位移传感器

以不同边界条件的振动板为例,提出利用模态方法和分部积分方法设计PVDF传感器测量体积位移。模态正交性设计方法只能满足单一边界条件振动板结构体积位移的测量,而根据分部积分方法设计得到的PVDF传感器,适合一定边界范围的振动板的体积位移测量,并且所设计的PVDF传感器形状与激励力性质(类型、位置和频率范围)以及振动板本身的材料特性无关。     

电子实习基于网络的多媒体课件的设计制作

为了培养学生自主学习能力和创新能力,在电子实习开放式教学实践中,引入现代化教学手段,设计开发了基于网络的多种形式的多媒体教学课件。多媒体教学将使得学生能够主动参与到学习过程中,优化教学过程,倡导自主学习,增强教学效果,提高教学质量。     

Piezo displacement sensors for a compact high-speed x–y nanopositioner in differential actuation mode

An emerging actuation technique in piezo driven nanopositioners is differential actuation, where each axis has two opposing actuators that operate differentially and provide bilateral motion. It has simultaneous benefits of improving linearity and range of displacement. However, few methods for displacement sensing employing in-situ transducers have been considered for this kind of nanopositioners. We address a novel application of PZT piezoelectric chips for direct displacement sensing in differentially driven nanopositioners. First, an electromechanical force analysis is performed in order to increase the PZT sensor sensitivity through the structural design of the nanopositioner. Secondly, the sensing performances of the proposed in-situ PZT sensor are compared with those from an alternative built-in piezoresistive (PZR) strain gauge sensor under equal circumstances, in different sensing and actuation configurations. While the PZR sensor has a larger sensing bandwidth than the PZT one and performs better if the actuation frequency is smaller than 30 Hz, the PZT sensors provides better accuracy when the actuation is well within its sensing bandwidth. The accuracy of the differential sensors and the input-displacement linearity are improved when the mechanical preload force magnitudes on the opposing actuators are balanced. The differential PZT sensor can provide accurate measurements even in a non-differential mode after recalibration.     

Adaptive optical design in surface plasma resonance sensor

A double-prism adaptive optical design in surface plasma resonance （SPR） sensor is proposed,which consists of two identical isosceles right-triangular prisms. One prism is used as a component of Kretschmann configuration, and the other is for regulation of the optical path. When double-prism structure is angle-scanned by an immovable incident ray, the output ray will be always parallel with the incident ray and just has a small displacement with the shift of output point. The output ray can be focused on a fixed photodetector by a convex lens. Thus it can be avoided that a prism and a photodetector rotate by 8 and 28 respectively in conventional angular scanning SPR sensor. This new design reduces the number of the movable components, makes the structure simple and compact, and makes the manipulation convenient.     

基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究

近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器.本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计.在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13mV/μm,保证了测量的精准度.这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标.     

网络工程专业实验教学模式探索

针对目前网络工程专业实验教学中存在的困难,我们提出了基于GNS3的网络工程专业实验教学模式.该模式充分利用GNS3、VMware等软件来虚拟主机和网络设备,可以完成大部分网络类课程的验证性和设计性实验,并可以作为学生进行研究性实验的平台.该教学模式可以突破传统实验环境在时间和网络设备上的限制.     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

优化的RBF神经网络对光纤位移传感器温度补偿

在对光纤位移传感器进行温度标定的过程中,随着工作环境的变化,位移传感器的测量值会产生误差,从而使位移传感器在使用时随着环境温度的变化发生精度下降的情况。为减少这种漂移偏差,该文使用径向基(RBF)神经网络对位移传感器进行温度补偿,并采用自适应的设计思想寻找RBF函数中心。将位移量和环境温度作为输入,其输出为传感器输出电压,使用自适应的设计思想来确定基函数的中心,建立一个基于RBF神经网络的模型。结果表明,该模型的训练结果可以使光纤位移传感器进行测量的相对误差降低9.23%,在测量精度上有很大的改进,证明了该方法的可行性。