基于机器微视觉的微结构平面运动测试技术

为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析，基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统，提出模糊图像合成技术．在连续光照明下获取微结构运动图像，利用光学检测方法增强模糊特征带，引入亚像素定位技术提取特征结构边缘，最终获得微结构的平面运动特性参数．实验结果表明，该系统测量误差小于100nm，具有较好的测量重复性精度，与现有系统相比，该系统测量原理简单，实现方便，且能满足微结构的测试需求．     

基于自动调焦显微视觉的MEMS运动测量技术

为了对微机电系统(MEMS)的机械动态性能进行测试,结合自动调焦、机器显微视觉和频闪照明成像等多项技术,设计了基于自动调焦显微视觉的MEMS动态测试系统,可进行MEMS平面运动和离面运动的测量。该文介绍了系统的设计组成和关键技术,并针对系统做了验证性实验。实验结果表明,平面亚像素位移算法的匹配精度可达1/50个像素,在系统25倍的放大倍率下,平面刚体运动测量分辨率达到7.2nm×8.3nm;自动调焦过程迅速,焦平面定位精确,离面运动测量分辨率达到0.1μm。     

基于时间平均干涉法的微结构离面运动测量

微机电系统(MEMS)动态特性的测量在MEMS研发过程中具有极为重要的地位．提出一种用于微结构离面运动快速测量的光学测试系统及方法．该系统基于Mirau显微干涉技术,以时间平均干涉法实现可动微结构离面动态特性的测量．系统采用4步相移调制方法得到调制干涉条纹对比度的零级Bessel函数分布．在微谐振器件上进行的实验说明系统可以测量任意频率的离面运动,水平分辨力在微米范围内,离面探测极限在5nm左右．     

基于相关拟合校准技术的MEMS平面微运动纳米精度测量

微电子机械系统（MEMS）谐振器周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数为MEMS器件的设计提供重要参考．提出一种基于相位相关技术的亚像素运动估计算法,可对相关拟合方法进行误差校准补偿,从而提高对物体运动的分辨力,实现纳米精度测量．利用该算法对MEMS器件的运动历程做分析,得到特定驱动频率下MEMS器件的幅度一相位曲线．利用扫频测量原理,获得了MEMS器件的幅频特性．实验结果表明,该方法具有较好的测量精度,测量分辨力优于5nm．     

纳米精度MEMS平面运动测量技术

为实现MEMS谐振器在周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数的纳米精度测量,提出了一种基于块匹配的最优根值亚像素运动估计测量方法．该方法在双线性插值细分技术基础上,将物体亚像素位移的定位转换为求解方程的最优根值的方式,通过最小均方差法获得物体运动位移的纳米级分辨力测量结果．该算法避免了传统算法中由于迭代所引起的大量运算．利用该算法对MEMS器件的运动历程做分析,得到特定驱动频率下MEMS器件的幅度-相位曲线．实验结果表明,采用该方法得到的平面位移测量分辨力为5nm．     

基于SVD的MEMS微结构位移测量新算法

 为实现MEMS微结构周期运动过程中平面运动位移测量及其动态特性参数的高分辨力测量,本文针对频闪成像技术获得的微结构运动图像序列,提出一种基于相位相关技术与奇异值分解技术相结合的亚像素测量方法。该方法通过相位相关技术将图像的空间坐标转换为频域坐标的参数空间,然后通过奇异值分解技术处理得到的相关矩阵,最后利用最小二乘法线性拟合,得到物体水平位移的亚像素测量结果。实验结果表明,用该方法测量MEMS微结构平面运动位移能达到亚像素精度,从而提高测量结果的稳定性和减少测量误差。     

光纤共焦扫描显微镜图像采集系统方案设计

该文提出并实现了一种反射式光纤共焦扫描显微镜(FOCSM)中图像采集系统硬软件的设计方案。FOCSM系统中，采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和微控制单元(MCU)构成带有图像采集、平面图像扫描的同步时序控制和扫描畸变校正功能的高速扫描电子控制系统。联调实验证明，此设计方案可以实现上述控制与平面扫描校正的基本功能。     

低成本小口径动中通天线航姿参考系统设计

低成本小口径动中通天线普遍使用由MEMS器件构成的航姿参考系统测量由于载体运动对天线造成的角运动干扰。针对MEMS器件精度差,无法完成寻北以及漂移速度快的缺点,引入三轴磁力计信息,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的航姿参考算法,并以高精度惯导作为基准,通过摇摆试验验证了算法的精度。     

有机电致发光器件自动测量系统

设计并组建了一套可精确测量有机电致发光器件(OLED)电流密度-电压-亮度以及衰减曲线(亮度随时间的衰减)的自动测量系统．该系统工作时由计算机通过RS-232接口控制Keithley 2400 Source Meter向待测器件提供稳压(稳流)并测量相应的电流(电压)，控制New Port 1800-C Power Meter同步检测待测器件的光功率．采集到的数据最终送入计算机中进行处理、绘制性能曲线及存储．使用本系统对以JBEM为基质的蓝色OLED进行了测量．     

用高速高分辨率PC仪器进行甚低平均功耗I－V曲线测量

在一个ＰＣ基高速高分辨率仪器卡上实现超低平均功耗器件的Ｉ－Ｖ曲线测量．采集５１２个数据只要５１．２μｓ，避免因过高平均功耗而损坏器件．ＰＣ基仪器卡自带时钟和单斜波电压产生器，使用功能为１８ＭＨｚ取样率和１０ｂｉｔ分辨率的Ａ／Ｄ器件和存取时间为１５ｎｓ的缓存存贮器，分辨率优于一般存储示波器，测量系统对ＰＣ／ＸＴ以上的微机兼容．系统还可进行多通道瞬态测量，用于同步分析多通道窄脉冲信号，一个软件包可以完成所有的控制、测量与数据处理．     

双通道偏光检测全息干涉计量术

采用正弦光栅调制参考光对物体各个状态进行记录,在再现检测时设计了一种偏振片编码两束重现参考光,两个通道的探测系统,对全息图的再现实现了两个采样值的同时记录,因而实现了动态测量以及三维测量．该系统装置简便,测量精确,数据处理简单、快捷．     

基于模糊图像相关的MEMS动态测量技术

 在基于视觉的微机电系统(MEMS)谐振器动态参数测量中,由于模糊图像合成技术对摄像机采集速率要求不高,且能够得到较高的测量精度,因此在实际测量系统中具有广阔的应用前景。在研究模糊图像相关性的基础上,提出了一种基于模糊图像相关性的MEMS平面运动参数测量方法。该方法通过求取模糊图像一阶微分的自相关函数负峰的间距实现振幅的测量,算法在空域内进行,不受变换域分辨率限制,可以通过插值提高振幅测量精度。实验分析表明,图像中不同区域的相似纹理是产生干扰峰的主要原因,通过在振动方向对图像进行对比度增强,可以减小振动方向的纹理重复度。实验结果表明：该方法是可行的,能精确测量MEMS谐振器的动态参数,并且测量方法简单,只需采集一幅MEMS谐振器在振动稳定状态下的模糊图像即可进行测量,数据处理量小,有利于实现在线测量。     

基于EKF的多MEMS传感器姿态测量系统

姿态信息是飞行控制中最关键的参数之一,因此姿态测量成为飞行控制系统首要解决的问题。利用多M EM S传感器研制了一种微型姿态测量系统。利用三轴M EM S加速度计和三轴M EM S陀螺数据,由方向余弦矩阵的姿态表示形式推导了扩展K a lm an滤波方程,解算出飞行器的俯仰角和横滚角;设计专家系统判断飞行器的运动状态,并根据该状态调整滤波算法中的测量噪声矩阵,使系统可同时满足静态情况和动态情况的使用;利用空速和高度数据对俯仰角进行修正,利用GPS解算航向角。将实验结果与国外最新的商用自动驾驶仪的姿态结果进行了比较,二者在静态情况下非常吻合,在动态情况下基本吻合。     

基于陀螺仪转角传感器的动态信号测量 及物理参数时域识别

针对结构识别算法应用于实际工程时,结构的转角信息难于准确测量及转角自由度通常容易被忽略的问题,本文研究了使用陀螺仪转角传感器测量动态信号的方法及响应信息不完备条件下的结构物理参数识别.首先,针对结构转动响应信息测量困难这一问题,提出采用商业级的微机电系统（MEMS）陀螺仪传感器测量角度和角速度响应,并基于最小二乘递推算法对结构物理参数识别方法进行了理论公式推导.然后以一座4层框架结构为算例进行分析,设置由广义逆方法重构转角和采用转角真实值两种工况,并对结构物理参数进行识别,从而验证了理论推导的正确性.同时,对两种工况下所识别的物理参数进行比较,结果表明重构转动响应时物理参数识别的效果不够理想,故考虑测量转动响应.先对MEMS陀螺仪传感器在受到冲击振动下的动态精度进行了试验验证,在结构的初位移小于10 mm时,动态角度测量的精度为0.1°.在此基础上,通过一个3层2跨的钢框架模型的动力试验实测数据和分析结果,验证了使用MEMS陀螺仪传感器直接测量转动响应相比于重构转动响应对弯剪型结构进行刚度参数时域识别的效果更好.     

一种非接触式数字旋转测速系统的研究及实现

基于高压频闪灯闪光频率与被测物体转速同步的原理,提出一种新的非接触数字旋转测速方法,分析了测速原理,给出测速系统的具体实现方案,并进行了硬件设计和软件分析.实验结果和现场应用表明,该数字旋转测速系统具有性价比高、性能稳定可靠等诸多优点.     

模糊PID控制应用于液压同步控制系统的研究

液压同步控制系统工程机械中受到广泛地应用。液压同步控制系统具有非线性、参数时变、大惯性、迟滞系统等特性。模糊控制算法对控制对象具有很好的逼近作用。将模糊控制理论应用到PID控制中,提高PID控制器的控制能力。将模糊PID控制器应用到液压同步控制系统中,进一步提高液压同步控制系统的动态和系统稳定性。利用MatLab软件对液压同步系统进行建模和仿真实验。仿真结果表明基于模糊PID控制的液压同步控制系统具有很好的动态性能和系统稳态性。     

模糊自适应PID控制器在交流伺服控制系统中的研究

交流伺服控制系统中的永磁同步电机是一种多变量、强耦合和非线性的系统,采用传统的PID控制难以达到较好的控制效果。将模糊自适应PID应用于永磁同步电机的控制中,运用模糊控制原理对PID参数进行整定。仿真结果表明,与传统的PID控制相比较,采用模糊自适应PID控制器的交流伺服控制系统具有更好的动态和稳态性能,实现了较好的控制效果。