捷联惯导系统姿态算法误差的频域分析

从频域角度分析了捷联惯导系统在姿态解算过程中误差产生的原因,并在典型圆锥运动情况下进行了定量计算.结果表明,由于采样和量化过程中的误差,使惯导系统输出的姿态角出现了耦合误差,并提出了对采样信号进行预处理即设计滤波函数以减小采样信号失真的观点.     

角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法

高精度的天文量测信息是满足深空探测器高精度自主天文测角导航的必要条件.天文测角量测信息多种多样,之间具有几何约束关系,测量误差具有不同特性且符合相应的约束条件.本文提出了一种基于角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法,该方法以深空探测器轨道动力学模型作为状态模型,以火星、火卫一和火卫二与探测器之间的方位角作为量测量建立量测模型,并对量测量进行角度约束建模,然后利用遗传算法-序列二次规划混合非线性规划方法对角度约束模型进行非线性规划,由于系统模型均为非线性模型,因此本文利用容积卡尔曼滤波对系统状态进行估计,减小随机误差,并分析了天文测角的量测精度对导航精度的影响.仿真结果表明,本文所提方法可有效抑制多源随机量测误差,实现深空探测器高精度自主导航.     

光纤探头式测色系统设计

在单色仪的色度测量中,为减少光源对物体直接照射所受外界的干扰,将光纤探头作为光能的收集与传输部件引入测色系统中.该系统利用高压汞灯作光源测试特征波长,系统的测色波长误差小于0.3 nm(国际对测色波长误差要求小于0.5 nm).实验结果表明,这种测色系统波长精度高,并有良好的重复性.由于光纤对光谱的非线性衰减的影响而使颜色的测量产生畸变,通过光纤输出端光场的场强分布函数使色度测量得到校正.为了分析系统的测色效果,通过对标准色卡的颜色测定,并与标准值相比较,结果表明,色坐标误差指标小于0.01.本系统可用于颜色检测的实际应用中.     

捷联惯导系统姿态算法误差的频域分析

从频域角度分析了捷联惯导系统在姿态解算过程中误差产生的原因，并在典型圆锥运动情况下进行了定量计算．结果表明，由于采样和量化过程中的误差，使惯导系统输出的姿态角出现了耦合误差，并提出了对采样信号进行预处理即设计滤波函数以减小采样信号失真的观点．     

基于二步法的多芯电缆非侵入式电流测量校正方法

为了解决多芯电缆的非侵入式电流测量由于被测对象信号微弱、系统灵敏度高、易受环境因素干扰,造成测量误差较大的问题,采用磁阻传感器的非侵入式电流测量系统为研究对象,在分析系统测量方法及硬铁、软铁和比例因子等误差构成的基础上,提出一种基于二步法的误差校正方法,该方法通过对传感器输出信号进行非线性变换,构造了与误差相对应的矩阵方程,并在对方程求解后进行非线性回归计算,从而实现对多芯电缆的电流测量值的动态误差修正.实验结果表明,该方法可以同时校正非侵入式电流测量系统的线性误差与部分非线性误差.     

感应同步器测角系统误差测试及补偿

工程实用的高精度感应同步器测角系统因安装及校准等条件的限制,有时难以应用圆光栅进行误差密集测补来提高精度。针对该问题研究了一种稀疏误差采样及补偿方法。在分析感应同步器测角系统误差特性的基础上,提出先测补零位误差引起的细分误差成分,再处理剩余细分误差的方式,给出了由棱体获取全面、有效零位误差的方法及应用稀疏误差数据补偿的具体过程。实验表明:应用该方法后某测角系统精度由最大误差峰峰值11.7″提升至2.9″。该方法零位误差剔除充分,实现了稀疏采样条件下感应同步器测角系统误差的全范围有效补偿。     

三维姿态测量系统的安装误差

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术.运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系,并由此定义了3个安装误差参数,通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式,采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响,最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验.实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响,使系统获得了更高的测量精度.     

激光测距行驶跑偏测试系统测试精度的提升

为了提升基于激光测距的汽车行驶跑偏测试系统的测试精度,分析了驶入角的测量方法、行驶跑偏量的算法和原始测量数据的处理方法对系统测试精度的影响,提出了采用1组对射式光电开关同时控制2对激光测距传感器测量驶入角、运用莱以特准则剔除含有粗大误差的测试数据等优化方法,搭建了基于激光测距的行驶跑偏模拟测试系统,并采用模型小车代替实车进行了模拟测试.测试结果表明:动态测试中,模拟测试系统的测试误差均小于6.50 mm;重复性测试中,以行驶跑偏量测试值的算术平均值作为其真值,模拟测试系统的测试误差均小于3.50 mm,测试误差标准差为1.56 mm;实现了测试系统测试精度的提升.     

激光船模轨迹仪误差分析和最佳工作区域研究

激光船模轨迹仪是自航船模航迹和二维姿态的激光自动测量系统。它是采用激光扫描测角和三角方法求出船模轨迹和姿态数据。由于测角系统的随机误差使所测船模上固定点的位置产生了偏差。本文着重分析一定概率下测角误差和船模位置偏差之间的关系,给出误差公式和一定区域上误差分析等精度曲线,最后讨论最佳工作区域问题。所得结果为激光船模轨迹仪的正确使用提供了依据。     

X射线衍射仪角度校准的光学新方法

目前X射线衍射仪(XRD)的角度检定和校准测试主要依据JJG 629—1989《多晶X射线衍射仪检定规程》和JB/T 9400—2010《X射线衍射仪技术条件》等技术文件,具体方法是采用光学经纬仪或多面棱体等进行测试,该测量方法实际应用中存在一定难度,其次测量间隔较大,不能很好反映真实的角度误差规律.为此,提出了利用θ角和2θ角同轴并可独立运动的特点,组合采用光电自准直仪和小角度激光干涉仪等仪器,设计了一种新的XRD的角度校准方法,它能够自动快速地连续测量角度,取k=2时,扩展不确定度约1.2″.使用该方法测试能够精确得到θ和2θ轴的误差数据,可用于修正XRD测角误差,提高XRD测试精度.该方法也适用于同步辐射等大型衍射系统等其他需要角度校准的情况.     

力平衡式传感器在力测试系统实验的应用

将力平衡式传感器应用于力测试系统实验 ,可使测量精度、灵敏度和稳定性等指标大大提高。文章阐述了将涡流传感器、激振器以及力平衡式传感器用于力测试系统的测量原理和实验过程     

薄孔壁厚和小孔径测量系统

由于相邻孔壁厚度的测量根据进刀量进行计算时精度很低，故提出了一种应用电容传感器对2个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统．基于非接触式电容测孔传感器，研究了测头的电场边缘效应影响及保护环的宽度选择，设计了电容瞄准测孔传感器的测头对相邻小孔中心定位，利用电容差动测厚传感器测量孔壁，系统由1个瞄准测孔传感器和2个差动测厚传感器及三通道测量电路组成，处理数据后直接显示孔径和孔间壁厚．系统属非接触测量，无需修正测头及工件变形误差，实验证明，测量精度为0．5μm，     

曲线磨削砂轮廓形的原位视觉检测和误差补偿

为了精确测量砂轮轮廓,分析了一种曲线磨削砂轮廓形快速原位视觉检测的工作原理,设计了砂轮廓形原位视觉检测系统,提出了砂轮廓形精度的测量和量化评定方法.基于自主研发的曲线磨削平台,通过实验验证了砂轮廓形原位视觉检测系统的测量精度.同时,为了提高工件的加工精度,进一步提出了一种砂轮廓形误差的分段量化表征和误差补偿方法,并进行了实验研究.结果表明,所提出的方法能够实时在线补偿砂轮廓形误差,有效提高零件加工轮廓的形状和尺寸精度.     

基于PSD的导轨直线度测量

设计了2种检测系统测量直线导轨的直线度.检测系统1利用随导轨运动的平面镜二维转角表征导轨的俯仰角和偏摆角的误差,这些角度误差通过光学系统在PSD上以位移的形式被记录下来,分析计算位移与角度的关系可得俯仰角和偏摆角.检测系统2利用随导轨运动的棱镜系统将俯仰角和滚转角的误差以位移的形式记录在PSD上,通过去除检测系统1测得的俯仰角的影响可求得滚转角.实验测量了500mm长导轨俯仰角、偏摆角和滚转角的最大偏差分别为3.22,′1.16′和5.88.′分析了实验系统误差对于测试结果的影响,结果表明,测试精度可达0.2.″     

数字光栅测振传感器性能分析与测试

为完善光栅测振传感器的性能,将光栅莫尔条纹技术应用到振动测量,在完成光栅测振传感器原理性实验的基础上,进行了理论分析,并就其特性进行了实验研究.通过构建高精度光栅传感器测试系统,对传感器的静动态特性进行深入研究,并建立了动态模型.实验证明,光栅测振传感器分辨力可达0.025μm,动态频率误差小于1.5%,振幅误差小于3.8%.     

力平衡式传感器在力测试系统实验的应用

将力平衡式传感器应用于力测试系统实验，可使测量精度、灵敏度和稳定性等指标大大提高。章阐述了将涡流传感器、激振器以及力平衡式传感器用于力测试系统的测量原理和实验过程。     

平行双关节坐标测量机圆光栅测角误差补偿技术

该文探讨了一种三自由度(DOF)平行双关节坐标测量机的测量原理和测量模型。分析了该测量机上的圆光栅测角误差对测量机测量精度的影响,给出了测角误差的补偿公式,利用该公式优化了测量机的测量模型。采用标准多面棱体和光电自准直仪对2个圆光栅的测角误差进行实验检定,并对测角误差修正前后的平行双关节坐标测量机测量精度进行了实验比对。结果表明,测量的极限偏差由0.033 mm降至0.015 mm,而标准差由0.0141 mm降为0.0061 mm,说明修正2个圆光栅的测角误差可大幅提高该测量机的测量精度。     

电子计数法测频提高测量精度的分析

本文通过误差分析,说明电子计数法直接测频和通过测周期得到频率的两种方法,其测量精度主要取决于被测信号与闸门信号不相关引起的量化误差.虽采取相应的措施,可在一定的条件下提高测频精度,但受到各种条件的限制,难以实现宽频带、高精度测量.而在直接测频基础上发展的多周期同步测频方法,由于闸门与被测信号保持同步而消除了对被测信号计数所产生的±1个字的量化误差,实现了频带内的等精度和高精度测频.     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

亚像元定位技术在二维动态测角系统中的应用

对于面阵CCD/CMOS测角系统,如何在有限像元阵列的条件下同时实现宽视场、高精度测量是该测量方案面临的一大难题。本文提出了采用光能积分重心算法实现亚像元定位精度以缓解测量视场与测量精度的矛盾,通过理论分析与实验验证表明,当有效像元尺寸大于20个像元时,在光源稳定条件下可实现1/20像元位置定位精度。当然,该精度只是测量系统对包含角度信息的位置参量的定位精度,对于二维动态测角系统而言,角度参量测量实际可以达到的精度依赖于位置-角度逆运算函数。