高精度高测速双纵模热稳频激光干涉仪研究

现代机械工业的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到1000mm/s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能满足这一要求。为此该文采用长度为206mm、频差约728MHz的普通全内腔He-Ne热稳频激光器为光源,外加带有高频振荡器形成的交流信号进行脉冲计数的信号处理电路,构成高精度高速双纵模热稳频激光干涉仪。通过实验对干涉仪的测量速度和精度进行了验证,其精度达到0.1μm/800mm。实验证明,该干涉仪可以对速度为1000mm/s的运动物体进行位移和速度测量。     

基于DFB光纤激光拍频解调的高分辨率声发射检测技术

提出了一种结构简单的基于分布式反馈(DFB)光纤激光器的拍频解调系统,该解调系统的应变分辨率可以达到6.4×10~(-3)με,动态范围可以达到400 MHz。提出的基于DFB光纤激光拍频解调技术的应变分辨率高于基于匹配光栅、线性滤波器和阵列波导光栅滤波器波长解调技术。动态范围大于基于可调谐激光器的相移光纤布拉格光栅强度解调技术和基于光纤干涉仪的光纤激光相位解调技术。整个系统的2个激光相互拍频得到拍频信号,通过基于虚拟仪器的信号采集处理系统进行处理。由高采样率的数据采集卡采集数据,通过基于LabVIEW的软件系统进行信号分析,得到拍频信号的频谱图。由频谱图得到拍频信号的带宽,再根据波长与频率的关系,DFB光纤激光器的灵敏度得到解调系统的应变分辨率。根据NI数据采集卡的采样率得到解调系统的动态范围。采用短时傅里叶变换法的时频分析方法提高应变分辨率。提出的DFB光纤激光拍频解调的声发射检测技术能够以较高的应变分辨率实现对由磨损或断裂等故障引起的高频声发射信号的检测。     

数字式可编程锁相环光栅信号倍频器

用微型计算机控制锁相环(PLL)可对计量光栅信号进行数字倍频。用这种技术产生的角度定标脉冲去量度齿轮传动链误差比用时钟脉冲合理,有助于提高光栅仪器的动态检测精度。     

唯物史观视域中的历史虚无主义

介绍了光纤光栅激光传感器的传感机理和信号的解调算法,设计并实现了一种基于LabView光纤传感检测系统。实验得出该传感检测系统成功解调传感器被测信号,系统噪声达10-6 pm/[KF（]Hz[KF）],动态范围达到了120 dB@100 Hz,线性度达到了0.999 9。结果表明：该检测系统性能可靠,可对光纤光栅传感器信号进行实时的解调。     

圆光栅细分误差的动态测量

本文讨论了圆光栅细分误差及其测量,提出了不采用高精度标准件的圆光栅细分误差测量法——时间平均法,并通过实际测试结果证明了时间平均法的可行性。     

CCD检测信号细分和失真校正

从ＣＣＤ（电荷耦合器）的工作原理出发，分析了ＣＣＤ在尺寸测量系统中的失真误差问题，提出了对其检测信号进行细分和对失真误差进行实时校正的方法，给出了一种高精度的ＣＣＤ尺寸测量系统．     

应用二次指数平滑法的光栅信号细分方法研究

针对光栅传感器信号细分受限于传感器输出信号正弦性要求较高的问题,提出采用预测理论实现光栅传感器信号细分新方法,此方法与传感器输出信号波形质量无关。利用光栅运动过程中时间和空间的相对关系,通过采集光栅传感器输出的脉冲当量构建观测样本序列,搭建基于二次指数平滑法的预测数学模型,完成对光栅传感器的细分。实验结果表明:采用二次指数平滑算法能够实现光栅栅距内400倍细分,细分误差为±1.35″,细分精度和运动过程中的实时性达到了工业生产应用要求,具有重要的实际应用价值。     

物镜像差对激光扫描精度影响的测量与补偿

在工程使用激光扫描进行放样时，物镜像差对扫描精度的影响是不能忽略的，本文提出的直接测量方法，可以对未知结构的大相对孔径物镜的扫描误差实现高精度测量，测量灵敏度可达最大扫描范围的０．０１％，根据这一测量结果采用线性插值对扫描误差进行补偿，能够保证像差造成的扫描误差小于０．０２％。实验结果及其数字模拟证明这种方法是有效的     

光纤传感技术测量薄膜应力的研究

该成果属于光纤应用技术的前沿研究课题,是一种全新的实时测量薄膜动态应力的技术途径,自行设计研制的样机利用单模光纤Mach—Zehnder干涉仪作为测量及传感应力的基本结构,其灵敏度高,使用灵活、成本低廉;采用CCD图像传感器件作微弱光信号检测器件,提高了检测分辨率、稳定性和可靠性;由单片机和微型打印机对检测信号进行处理及结果显示,     

获取平面光学元件面形偏差的方法研究

提出一种利用BP神经网络获取平面光学元件面形偏差的方法。该方法先确定一幅干涉条纹图像测试区域中条纹弯曲量和条纹间距,然后对BP神经网络进行训练,最后获取被测平面光学元件的光圈数。通过与Zygo激光干涉仪的测量结果进行比较,发现两者的测量结果相吻合。实验结果表明,该方法不仅可以增强处理干涉条纹图像的适应性,而且可以提高测量精度。     

8mm线性调频源线性度的动态测量技术

线性度对线性调频雷达的距离分辨力有极大的影响。因此介绍了一种在线性调频源工作时动态测量其非线性度的方法,证明了当调角信号的调制指数很小时可以用一个调幅信号作近似。基于这个原理,利用频谱分析的方法可以重构出频率偏离函数的原始形状,从而确定了该调频源的非线性度。仿真实验考察了各种参数对测量精度的影响,并证明了测量相对误差低于2％。     

圆光栅刻划误差的自动校正

指出了提高圆光栅刻划精度的途径，并给出刻划误差自动校正的方法．通过对误差源的分析，找出主要误差的变化规律并导出其数学表达式，利用微机控制的专门装置，使光栅在刻划时转动一个附加角度，从而自动校正刻划误差     

应用激光引发热栅方法测量液体热扩散系数的研究

综述了流体工质导热系数及热扩散的各种测量技术，阐明了应用激光引发热栅方法测量液体热扩散系数的理论、实验装置和实验技术，给出了应用该方法测量液体以及液体混合物热徼扩散系数的一些典型结果，并与文献数据进行了比较。     

光通信中激光发散小角度远场焦斑测量法

根据激光发散角经准直后的微小角度的测量理论,提出了采用远场焦斑和CCD进行快速准确的测量方法,最后实际测出了激光准直后的远场发散角。实验证明:采用该方法可以达到空间光通信的激光发散小角度微弧度量级的要求,并且所带来的误差小于国际标准组织规定的最大值。     

基于热变形临界点的数控机床光栅系统优化

为了研究引起机床热变形误差的各种热误差之间的相互影响,应用热变形临界点原理,对环境温度变化作用下 的机床机座热变形进行有限元数值模拟,确定机床机座的热变形临界点。利用有限元分析得到的机床机座热变形临界 点对光栅在机床机座上的固定方式进行优化分析,结果显示：光栅系统零点漂移量从0. 138 28 mm减小到0.065 50 mm, 而且机床机座的热变形将减小对整体光栅测量系统产生的影响,确定了固定方式的优化方向。同时应用形体热变形理 论,对优化固定方式后的光栅系统零点热误差和示值热误差位置进行精确建模,用于后续的数控机床综合误差补偿。文 中的研究为优化光栅在机床座上的固定方式提供一种新的方法。     

一种内径尺寸光电非接触测量方法

基于光三角测量原理,提出了一种内径尺寸的非接触测量方法。对单光三角测量原理进行了分析,给出了相应的内径尺寸计算公式,并建立了解决单光三角法光探头偏心的数学模型。应用单光三角测量原理,结合半导体激光准直技术、现代传感技术、伺服控制技术和计算机技术研制了一种非接触式内径尺寸测量系统。论述了系统的组成和总体结构,并通过实验对系统的测量精度进行了验证。结果表明:测量系统分辨率可达0.01mm,测量极限误差不大于0.03mm,该测量方法是可行的。     

用于FBG传感器波长检测的光谱重建法

提出了一种基于低通滤波和曲线拟合的光谱重建法,用于光纤光栅传感器波长检测,能兼顾高精度与实时性要求．仿真和实验结果表明,波长检测精度比直接寻峰提高了一个数量级．     

桁架梁挠度CCD测量系统

介绍了一种自行设计制造的专用电荷耦合(CCD)测量系统。该系统在单片机的控制下采集、存储、处理CCD接收系统输入的光点位置信号,并通过远程通信接口将所得结果传至计算机中由PC机测量软件进行存储、显示和处理,可以对桁架梁上多点挠度进行实时监测。经长期运行表明,该系统具有快速准确、使用方便等特点,可广泛应用于需多点监测的各种场合。     

齿轮传动链传动误差的测量与分析

用微型计算机和光栅传感器组成的仪器可在现场测量并分析各种传动比齿轮传动链的传动误差。仪器采用锁相倍频技术提高了测量精度,采用数字选频和细化谱分析方法增强了诊断误差来源的能力。