广义衍射光栅位移测量技术的研究

广义衍射光栅位移测量技术的研究邾继贵陶国智（天津大学精密测试技术及仪器重点实验室３０００７２）衍射光栅可用于位移的精密测量，但对光栅的质量有严格的要求，从而限制了它的应用。本文从理论上研究了采用一般表面作为广义衍射元件进行位移测量的技术，分析表明：该...     

光栅测长系统的研究

光栅是由等节距的刻线均匀排列的光电器件。按工作原理,有物理光栅和计量光栅,后者主要利用光栅的莫尔条纹现象,广泛应用于位移的精密测量与控制中。计量光栅按对光的作用,可分为透射光栅和反射光栅;按光栅的表面结构又可分为幅值（黑白）光栅和相位（闪耀）光栅;按用途可分为长光栅（测量线位移）和圆光栅（测量角位移）。本文主要讨论长度测量的黑白透射式计量光栅系统。     

能量天平动圈位移的激光干涉测量研究

为精确测量普朗克常数h,实现能量天平法建立量子质量基准,提出了三轴双频激光外差干涉和折叠式Fabry-Perot(F-P)干涉绝对距离测量相结合的激光干涉测量方法,用于精密测量和定位能量天平装置中沿竖直方向在均匀磁场中运动的互感线圈位移。用三轴双频激光外差干涉精密测量运动线圈的质心位移和姿态,位移测量不确定度为10nm;进而将F-P腔干涉绝对距离测量与外差干涉测量结果进行比对和校准。仿真表明,采用本文方法,当位移测量范围约为30mm时,测量分辨率优于1nm。将该方法运用于真空中线圈位移测量,相对测量不确定度优于1.0×10-9。     

纳米级变间隙半球电容计算及其测量电路研究

为了实现高精度球形转子的平衡测量，讨论半球电极支承下静电悬浮装置的变间隙电容的计算公式和纳米级电容精密测量问题。基于半球支承下的转子位移测量原理，分析转子与电极间电容和间隙的关系，给出高精度转子位移测量方案。测试结果表明，电路性能与理论分析结果吻合较好，转子位移测量电路的位移分辨率优于0．2nm、5h零位漂移小于0．01μm、通频带大于20kHz，可以满足高精度球形转子平衡测量的要求。     

利用实时全息干涉术测位移和倾斜的智能化系统

利用实时全息干涉术可以同时精密测量物体的位移和倾斜，采用单片机组成的光电检测装置不仅解决了原来测量方法的不足，并使整个测量系统具备智能化的特点。最后用该测量系统得到的实验数据和理论结果比较符合。     

用数字电路精确测量线阵CCD上象点位置的方法

论述了用ＣＣＤ摄象机进行精密测量平板位移的原理及方法．归结为对ＣＣＤ上象点的位置进行精确测量，为此设计了从ＳＣＡＮ脉冲前沿到光斑后沿间的距离以及光斑象脉冲半宽度的测量电路．并用线阵ＣＣＤ测量了金属板的位移．实验结果表明，电路设计是合理可靠的．     

应用数字散斑相关技术进行薄膜材料断裂问题研究

将数字散斑相关测量方法应用于薄膜材料断裂问题研究,测量了薄膜材料的常规力学性能参数及裂纹尖端区域位移场。通过裂纹尖端区域位移场确定了应力强度因子(SIF),从而在技术上解决了薄膜材料断裂力学性能测试的困难、工作表明,此方法可有效地应用于薄膜等小尺寸材料的实验应力分析及断裂行为。     

非晶态合金位移传感器的研制

本文介绍了一种有直流输出的新型位移传感器。该传感器用非品态合金丝制成敏感器件，以多谐振荡电桥作为测量电路．探测一永久磁铁的位移量。该传感器除可测位移量外，尚可应用于振动、厚度、磁场强度等测量领域。     

测量透明薄膜表面三维轮廓的新型白光干涉法

基于新型的峰值分离算法，提出了白光干涉法（垂直扫描白光测量法）的一种新的应用——测量覆盖透明薄膜的物体表面的三维轮廓，并同时测量出透明薄膜的三维轮廓和厚度信息，克服了传统光学非接触测量的缺点，拓展了白光干涉法的应用领域。这一技术可用于检测光学厚度约为1μm或以上的透明薄膜，可广泛有效的应用于半导体和LCD加工制造等需要精细测量的领域。     

CCD衍射成象在线精密测量细丝直径技术

细丝直径的精密测量一直受到人们的广泛重视和研究，本文提供的衍射法是一种有效的测量方法。介绍了一种采用激光单缝衍射法对细丝在线精密测量的方法和系统，阐述了其测量原理。给出了在线精密测量中噪声的消除、数据信号的快速采集、以及数据的软件处理等的具体方法。     

微型步进电机动态特性测试的研究

本文提出了一种应用激光多普勒效应对微型步进电机和其他微型精密机构进行动态特性测试的新方法。由于采用微型计算机进行自适应定标,这种测试是定量和高精度的。在理论分析的基础上研制了一种测试系统,并用该测试系统对石英钟走的微型步进电机进行动态测试,所得动态特性曲线与理论分析是相吻合的。这种测试力法由于是一种非接触测量法,因此测试结果完全反映机构的实际运动情况。这种方法还可推广应用于其他精密机构的动态测试上,因此是一种很有前途的测试方法。     

Evaluation of ablation differences in air and water for hard tissues using full-field optical coherence microscopy

To clarify the role of a natural or artificial liquid environment in the free-running infrared pulsed laser ablation of hard biological tissues,two-and three-dimensional morphologies of laser-induced craters must be quantitatively measured to distinguish ablation differences in air and in water.Full-field optical coherence microscopy is introduced,which has non-contact,non-destructive,non-preprocessing and higher-resolution advantages.Experimental results indicate that the ablation performances in air and in water are comparable for few laser pulses,but the ablation difference becomes obvious for more laser pulses.Optical coherence microscopy is more feasible than conventional means for the morphological measurement of craters.     

激光束质量评价中随机误差对测量精度的影响

以激光束矩量分析理论及光束质量因子的概念为基础，动用数理统计手段，导出了分析随机误差对测量精度影响的具体方法，将此方法实际应用于一假定激光束，通过计算机模拟仿真，得到了具体数据。     

石油机械大尺寸零件精密测量装置研究

研究了一种可用于工业现场进行大尺寸零件精密测量的装置。该装置以有高稳定性和强抗干扰能力(室外时频率稳定性可达10^-7)的双纵模热稳频He—Ne 激光器为光源,其拍频频率约为790MHz ,拍频波长λ约380mm,拍频波长为测量基准;以拍频波节点为对准标志, 最邻近节点到被测点的尾数间距x₁,x₂用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪测量,分辨率为0.08μm的方法来进行大尺寸L的测量 。测试表明,此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度。整个测量系统可在0～20m 范围内工作,测量不确定度优于±30μm/ 10m 。对石油机械大尺寸零件测量的环境性和高精度性研究具有重要意义。     

光盘机检索特性测试及提高速度精度方法研究

光盘具有存储密度高、寿命长、检索快、抗污染等独特优点,是计算机外部设备中有很强生命力的新产品.因此,开展对光盘驱动器(简称光盘机)高速检索技术的研究,具有重要意义和实用价值.菲利浦公司新产品VP410型光盘驱动器功能齐全,检索速度较快,对该类机型的解剖和改进工作无疑是有价值的,问题是如何做到无损检测以及进一步提高检索速度并保证检索精度.本文以VP410型光盘机为例,介绍了如何用软件方法无损检测径向电机的动态特性及有关参数,并介绍了三种提高检索速度和两种提高检索精度的软件方法.本方法使整机检索速度成倍提高,效果显著.1 检索特性的软件测试方法光盘机在大跨距快速检索时,须靠径向拖板电机驱动.检索中电机速度有无变化、如何变化、对指定帧号是振荡式逼近还是单向性逼近、不同跨距下检索时间各为多少,这些动态特性对研究者十分重要.笔者在充分了解VP410型光盘机各种指令及特点之后,巧妙组合使用有关指令,使光盘机不断改变运动状态,根据响应结果便可得出规律,具体步骤如下:     

飞机尾流探测技术研究进展及应用前景

 飞机尾流是空气动力飞行器飞行时产生的特有流体力学特征,具有强烈、稳定、持续时间长、空间尺度大等特点,因此可被雷达、激光雷达、声纳等传感器有效探测。飞机尾流的湍流特性使其具有独特的电磁散射特性,尾流的雷达探测技术具有重要的军用和民用价值。本文从尾流的电磁计算与模拟、尾流的测量实验、尾流探测的理论体系3个方面,梳理了尾流探测技术的国内外研究现状,指出该项技术在民航飞行、反隐身探测、雷达抗干扰、航母起降、目标跟踪5个方面具有的应用潜力。尾流探测雷达的研制和原理性验证试验的开展,可进一步推动中国在机场航空、雷达反隐身等领域的发展。     

激光频率调制光谱法测量甲烷的吸收光谱

采用激光频率调制吸收光谱技术，实现了国内首次用连续可调谐单膜半导体铅盐激光器测量出泥浆气中（经过简单物理处理）的CH4在3325nm附近的吸收光谱，其高分辨率谱线的测量对实际问题的应用有着重要的意义。     

诊断介质阻挡放电激励的空气密度扰动

利用激光在空气密度梯度场中的偏转（折射）效应,设计了激光偏转诊断系统,并诊断航空等离子体激励器诱导空气在其附近的密度变化.实验结果显示：激励器两电极之间靠近上电极附近空气密度扰动达到负最大值（-1.7%）,而靠近下电极处空气密度略有增加（+0.27%）.实验结果与其他手段的诊断结果一致,但激光偏转系统能更快速有效地诊断诱导的空气密度扰动.     

系统动态范围对激光束束宽测量精度的影响

以激光束矩量分析理论为基础，给出了有效积分区域的概念，讨论了系统动态范围与有效积分区域的关系，给出了大有铲积分区域的方法，分析了在基模斯光束和是厄米－高斯光束测量中，系统动态范围对光束宽度测量精度的影响，通过具体的数据，得出了实际测量中对系统动态的一般要求。     

FAST项目中激光惯性融合测量技术的研究

激光测量和惯性测量都可以对物体位置、速度、姿态等物理参数进行测量.其中,激光测量有着测程远、精度高等特点;而惯性测量也有着自主性高,不易受干扰、采样率高等特点.根据FAST项目中对测量的实际要求,分析了在馈源舱动态测量任务中已有的激光测量系统的特点与不足,提出了引入惯性测量系统与激光测量系统结合以达到更好测量效果的方案,并对方案的可行性与实现方法进行了研究.