一种智能化定位测量系统

根据试验测试需求,设计一种集点、线、面为一体智能化高精度三维坐标定位测量系统。该系统主要应用于飞机结构性能检测以及工业现场标定中,具备测量仿真、在线校准、在线测量、快速处理、实时监控的功能,给出系统构建思路、框架、组成,并对关键技术问题进行剖析;在实验室利用全站仪、影像测量设备等搭建一个综合测试平台,验证了设备接口信息互操作性、实时引导、坐标转换、平差处理等关键功能,其功能、性能均满足测试需求。系统的建成将有力助推飞行试验智能化测试技术的发展,对提高测试精度、速度,节省人力、物力都具有非常重要的作用。     

新型耐高温FBG传感系统研究

为解决传统的高温传感器不能满足对电解Al槽温等高温环境的实时在线测量问题,提出了基于波长调制的光纤Bragg光栅（FBG）高温传感系统,设计了一种新型封装结构的耐高温FBG传感头,具有体积小、灵敏度高和线性度好等特点;采用了基于InGaAs图像传感器衍射解调技术对光反射波长进行解调,缩短了系统的响应时间,提高了测量精度...     

基于CAN总线的水产养殖水质在线监控系统设计与实现

设计完成了一套水产养殖水质多参数在线监控系统,该系统采用CAN现场总线技术实现现场数据的传输,采用GSM无线通信技术进行远程数据采集和监控。本系统对温度、溶解氧、pH值、导电度等水质参数进行实时监测,并针对其中的溶解氧实现了自动控制。现场应用结果表明系统具有良好的实用性和稳定性,能较好的满足水产养殖水质监控的需求。     

基于单片机的超声波测距系统的设计与实现

随着计算机技术的飞速发展,芯片价格日益降低,可靠性稳步提升,用智能技术为人们的生产和生活提供便利成为一种迫切的需求。超声波测距作为一种便捷的无线测距手段,有效避免了测距人员与危险环境的接触,可以很好地满足无线测距的现实需求。这里设计一种可以实时测量的便捷式测距系统,该系统可对障碍物实时测量,具有操作简单,可靠性高的特点。     

基于声光调制的激光粗糙度测量技术研究

随着机械工件表面加工技术的日益提高,对高质量工件表面粗糙度进行实时、准确测量的需求越来越大。为了满足这一需求,该文提出了一种高精度,实时在线,非接触式测量的方法,建立了基于激光多普勒效应测量表面粗糙的数学模型。该模型中利用激光多普勒原理实现对纳米级微小位移的测量;采用声光调制的方法降低了系统噪声,提高了测量分辨力;通过光外差法的光路减小了外界干扰对测量精度的影响;信号处理过程中采用了高精度频率电压(f/V)转换电路和快速傅里叶变换(FFT)算法有效提高了系统的精度。实验结果表明,该系统用于工件表面粗糙度测量可行,且精度可达1‰。这表明该系统不仅可用来测量表面粗糙度,还可用来校准其他设备。     

用于声子晶体检测的外差测量信号处理研究

为了满足声子晶体谐振频率测量要求,即测量出其振动形式且可连续测量,该文运用光外差测量技术测得光电信号,声子晶体激励采用压电激励方式.由于光电信号很微弱,故用自动增益控制电路对光电信号放大,然后运用锁相混频技术,解调出振动信息.本系统中自动增益控制电路,使系统对实验台倾斜等原因造成的连续测量时光电信号大幅变化带来的困难得以解决.该系统实现了对微弱振动的实时、灵敏度及信噪比均高的精确连续测量,对于声子晶体在线、连续检测具有重要意义.     

用劳埃德镜干涉原理进行圆度误差测量

提出一种应用线阵CCD自动测量圆度误差的新方法。论述了系统利用劳埃德镜干涉装置，通过线阵CCD图像处理系统自动测量圆度误差的工作原理及过程设计。测量结果表明，新的测量方法实现了圆度误差的实时精确在线测量。该测量系统具有一定的实用价值及较广阔的应用前景。     

BGA引脚共面度的变光源阴影莫尔测量技术

相移莫尔轮廓测量法是一种光学全场非接触三维测量方法,由于存在机械运动,限制了测量速度、使用寿命及测量的可靠性。采用变光源阴影莫尔测量技术,实现了无机械运动的快速测量。该测量方法可以满足 Ｂ Ｇ Ａ（ 球脚阵列） 封装引脚尺寸的实时在线检测的需要     

一种目标光辐射线偏振度测量新方法

为了提高目标光辐射线偏振度的测量精度,更好地满足偏振遥感的应用需求,提出了一种线偏振度测量新方法.该方法通过测量目标在多个偏振方向的偏振辐射,并将所有测量结果直接用于待测目标线偏振度值的计算,改善测量系统的信噪比,从而提高系统的线偏振度测量精度.在现有的多波段偏振辐射计上通过修改软件添加了该新方法,并和常规线偏振度测量方法进行了比对测量实验,结果表明:新方法的线偏振度测量精度稳定在1%以内,基本可以满足测量条件及目标缓变但偏振测量精度要求高的应用需求.     

聚焦超声换能器电阻抗谱实时在线监测系统

高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU 换能器的工作时序相融合,并基于LabVIEW 平台构建了一套HIFU 换能器电阻抗谱实时在线监测系统,实现了对HIFU 换能器电阻抗幅值与相位的高重复性及准确性的实时测量。通过对长时工作在大功率、高占空比条件下HIFU 换能器电阻抗谱的实时在线监测,表明该监测系统可准确反应HIFU 换能器的特征频率漂移、阻抗幅值和相位的非线性变化。这为HIFU 换能器电阻抗谱实时在线监测及驱动参数优化调节提供了技术方案,对HIFU 换能器的设计优化和能量损耗机制研究具有重要的应用价值。     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究

转轴振动的测量和监控是旋转机械故障分析和诊断的主要手段。为了实现便携式高精度的现场测量,提出了电子直接调制的激光多普勒相干转轴振动测量技术。通过对测量系统的分析,推导出数学模型。结果表明,直接调制激光束的频率,简化了测量光路,减小了体积,降低了成本;采用激光多普勒相干测量,达到高分辨率的要求;二次混频的设计,解决了电磁干扰下微弱信号不好直接处理的难题;取样积分技术的应用,改善了信噪比,使系统精确度更高;该系统的测量不确定度小于0.1%。这对智能化的现场测量具有一定指导意义。     

激光双截面转速波动法监测转轴动态扭矩

基于激光多普勒效应和转动动力学原理,提出一种直接监测转轴动态扭矩的新方法,并建立了数学模型。通过构造光学测试系统使4束高相干激光投射到转轴轴段两截面上4点,具有多普勒频移的反射光在光电探测器上发生混频,光电流频差正比于角速度。测得相邻时刻两截面的瞬时转速,得到轴段转速波动值及两端面相对转速波动值,进而实现转轴动态扭矩的直接监测。实验验证了该方法的可行性。与传统方法相比,该方法实时性强,具有较宽的动态范围,对动态扭矩的识别值提高了5%~10%,反映了转轴扭矩波动的动态特性。     

非正交轴系激光经纬仪测量技术研究

在空间大尺寸坐标测量系统中,经纬仪测量系统因其测量范围广、非接触式测量、便携性等优点应用广泛。为了降低经纬仪测量系统成本,减少经纬仪测量系统误差来源,提出了一种基于非正交轴系的激光经纬仪测量系统。首先,根据测量时非正交轴系的转换关系,推导出非正交轴系激光经纬仪的视准轴的空间数学模型。然后,根据双经纬仪前方交会测量原理,建立了基于非正交轴系激光经纬仪的测量系统,并推导出空间点坐标。最后,通过仿真与实验,验证了测量模型的正确性。结果表明,在测量半径为3m时,该测量系统对空间点在拉依达准则下的测量不确定度能达到1mm以内,尤其适用于大空间、大尺寸测量。     

基于线阵CCD的新型转速传感器

为解决已有转速测量方法动态范围受限,需附加测量元件影响转动与测量精度等问题,本文提出了一种基于线阵CCD的转速传感器。利用固定于转轴上的特殊设计条纹的反射,将转动变换成平动,利用CCD在微位移检测方面的优势,再结合高灵敏度的PIN管作为位置标志,同时实现了在低速和高速范围内的非接触、实时性测量。转速测量实验表明,本文传感器在0～8 000r/min内,分辨率可达0.86r/min,平均相对误差为0.59%,线性度为1.6%。     

基于二维激光扫描技术的罐道检测算法

罐道在煤矿生产中发挥着重要作用,因此,必须对煤矿罐道进行安全检测,保证其形变范围在正常范围内,避免影响煤矿的安全生产。为了解决目前我国煤矿罐道检测方法中存在的精度不高,操作繁琐的问题, 研究了一种基于二维激光扫描技术的罐道检测算法,可以通过该算法计算出两根罐道之间的缝隙、错位,以及单根罐道的磨损,并将此算法写入进上位机软件中。在实验室的环境下,该算法的可重复性较好,同时在实际煤矿的实验中,该算法的识别准确率达到了62.5%,对算法进行改进后,识别率提高到了87.5%,验证了该算法具有较好的实用性与可靠性。相比于传统方法,该方法操作简单,同时具有较高的测量精度,将该方法应用于煤矿罐道检测中,将有效提高煤矿的生产安全性,具有较大的推广应用价值。     

一种面向空间应用的激光测距方案设计与实验

针对空间应用背景对激光测距系统宽测程、高精度、实时测量的要求,使用相位式激光测距法中分散的直接法设计了一种激光测距方案,其理论测程可以达到10 km,测距精度可以达到0.1m。对激光器和窄带滤光片提出了技术指标要求,对雪崩光电二极管（APD）进行了选型,并通过对空间环境背景噪声的分析和对空间非合作目标测程方程的分析验证了技术指标选择和APD 选型的合理性。实验结果表明:该系统最大测距误差为8.71 cm,符合测距精度优于0.1 m的技术指标要求,同时具有较高的动态性能,测距时间不超过1 ms。此外,系统具有较小的整体功率和质量,分别为13.29W 和693 g,可作为天基应用的有效载荷。     

光纤F-P腔压力传感器在高温油井下的应用研究

针对高温、高压油井的测量环境,设计研制了基于光纤非本征型Fabry-Perot(F-P)腔的波长解调型光纤压力传感器系统.该系统采用激光熔接制作的光纤F-P传感头,具有测量动态范围大、温度敏感性小、耐高温和长期工作稳定等优点,在压强0～30 MPa范围内,系统压力测量分辨率达到0.003 MPa,温度敏感性小于0.002 MPa/℃.光纤传感头采用光纤-厚壁石英管激光熔接的无胶封装方式,解决了高温环境下的传感器高压密封和光纤保护问题.     

激光对中仪数学模型与计算机仿真研究

本文对轴对中问题进行了定义,给出了基于光斑位置传感技术的三种激光对中仪结构方案,建立了测量过程的数学模型,讨论了所存在的主要系统误差以及为消除系统误差的影响所应采取的措施。结论:若激光器不存在安装倾斜误差,PSD传感器也不存在安装平移误差,则在任意一个转角位置进行测量可得到4个同轴度偏差参数,否则要在任意两个转角位置进行测量方能消除激光器和PSD传感器的安装误差对测量结果的影响。     

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。