锥体上滚实验仪的改进与定量测试的实现

经过改进后的锥体上滚实验仪,克服了传统实验仪轨道夹角、轨道平面倾角与双锥体均固定不变以及相关参数不便测量的弊端,即实现了两轨道夹角γ、轨道平面倾角（即轨道平面与水平面夹角α）以及轨道轴承端支撑杆上下均可以调节.不同双锥体（直径、高）只要满足上滚条件,双锥体就能实现上滚,从而能定量地验证机械能守恒定律.本文着重阐述改进后的锥体上滚实验装置与实验原理,对实验所获数据与理论值进行了比较,说明采用改进后的仪器具有较高精度的定量化.改进后的实验仪可以通过实验设计、仪器组装与调节、参数测量与推算等动手过程有效提高学生的实际操作能力。     

转向器滚珠丝杆导程误差动态检测仪的研究

介绍了一种采用微型计算机的新型滚的丝杆动态检测仪的工作原理。系统结构，计算机接口电路，仪器误差分析及实验结果，其主要特征是采用同步位移比较原理进行绝对测量，采用误差修正技术修正仪器误差，以达到较仪器自身精度为高的检测精度。     

采样式仪器测量不确定度评定模型

针对基于采样法的数字仪器,提出一种合成不确定度评定模型。分析了由数据采集环节的量化误差、偏置误差、增益误差、积分非线性误差等产生的测量不确定度,讨论了数字信号处理器在实现浮点运算和定点运算中,由有限字长引入的测量不确定度。在此基础上,研究了数据采集和信号处理环节中各种不确定度源经离散Fourier变换算法传递的数学模型。仿真实验验证了所得到的测量结果合成标准不确定度与模数转换位数、定点运算位数或浮点运算位数、信噪比、采样样本数之间的解析关系的有效性。     

耐火保温材料导热系数的测定

在中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T 059-91的基础上,设计并做出了测量耐火保温材料导热系数的实验仪器.阐述了此仪器的实验装置、测量原理及其测试方法、实验结果等.通过测量已知导热系数的碳化硅砖的导热系数,得其误差小于8%;通过对同一试样的两个小试样进行平行测量,得其相对偏差小于3%.     

落球法测定液体粘滞系数误差的研究

液体粘滞系数的测定是一项基础物理实验,影响此实验结果的因素较多,在实际操作中往往会存在误差较大的情况。通过改进实验仪器,对各个重要参数进行了多次规范的测量,并研究了各测量参数的相对误差传递,旨在找出减小误差的方法。     

物面倾斜对激光三角位移测量精度影响的研究

在高精度激光三角法位移测量中，被测物面的倾斜对测量精度影响很大。本文利用光散射原理研究了物面倾斜角与激光三角位移计光电接收面上会聚光斑的光能质心的关系，进而推得了物面倾斜角与相应的倾斜误差间的关系式。实验结果与理论预计基本一致。在此基础上提出了校正倾斜误差的方法。     

用于位姿测量的LED标识点坐标优选方法

单目视觉位姿测量过程中,被测物体与摄像机光轴之间的夹角随着姿态的变化而变化,并受到环境噪声、提取算法和摄像机等因素的影响,像平面的像点坐标存在不可忽略的误差,单目多角度标识点三维坐标测量方法实现了位姿测量过程和坐标测量过程的统一,能够减小图像中心提取误差的影响.本文研究了单目视觉位姿测量的误差传播模型,从摄像机图像误差出发,预测和估计输出姿态误差,选取最适合的单目多角度定位标识点坐标,实验结果证明本文提出的基于误差传播的定位标识点坐标优选方法能够有效地提高单目视觉位姿测量的精度.     

基于标志点的多相机数字图像相关方法精度分析及土木工程中的应用

为实现土木工程构件的高精度全场变形测量,分析了基于标志点的多相机测量方法的实际精度,并将该方法用于BFRP筋海水海砂珊瑚UHPC组合梁的抗弯实验.利用编码标志点对多套双目系统的结果进行坐标统一,并通过引入拼接误差un对多相机测量结果的坐标统一精度进行定量评估分析.实验结果表明:面内位移量较小时,拼接误差un基本等同于双目系统自身的匹配误差水平,随着位移量增大,un随之增大;拼接误差的标准偏差σu始终在0.01 mm内波动,且位移量最大时拼接误差的均值u-与实际位移的相对误差仍小于0.03％,多套测量系统的坐标系统一精度满足工程需求;对于混凝土组合梁的全场位移和应变场的测量,局部位移数据与位移计数据基本吻合.多相机数字图像相关方法可以大幅提高变形测量分辨率,适合在大型土木工程构件变形测量中推广运用.     

基于激光三维成像自动判定奶牛体况技术研究

当前奶牛体况判断多是人工进行,较为落后,耗费大量的人力以及时间,导致判断误差较大,结果不可靠。为此,提出基于激光三维成像自动判定奶牛体况技术。首先对摄像机进行标定,再利用标定后的摄像机激光三维扫描奶牛体况,得到奶牛三维非刚性坐标。奶牛大部分体况可转换成两点之间的距离或三点之间夹角的测量;在此基础上,对奶牛体型性状指标进行判断,以达到自动判定奶牛体况的目的。实验结果表明,采用所提方法对奶牛体型性状指标进行判断,操作简单易行,判断误差较低,结果较为可靠。     

基于麦克风阵列多声源定位的新方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

实时混合模拟误差的理论分析及试验验证

为研究实时混合模拟中幅值比率误差和时滞对试验结果的影响,选用弹簧作为试验子结构进行研究,观测和分析了测量位移与计算位移之间的微小误差.假定在试验过程中幅值比率误差和时滞处处相等,采用时滞微分方程建立了实时混合模拟的数学模型,给出了微时滞下自由振动和简谐振动的近似解.结果表明,理论分析结果与试验结果较为相似,说明所提数学模型具有合理性和准确性.误差会导致作用在试验子结构上的外力失真,并影响了数值子结构的位移峰值和稳态振幅.理论分析结果与试验结果之间的微小差异主要受假设简化、测量噪声、累积误差等因素的影响.     

光学轮廓仪中微位移调制方法的分析研究

应用ＰＺＴ作为微位移驱动机构，研制的光学轮廓仪的垂直分辨率可达１ｎｍ，可实现对表面Ｒａ从０．１６μｍ至０．０１μｍ的精确测量。在测试分析位移－电压动态响应特性基础上，讨论了微位移调制误差对仪器精度的影响，提出了改善响应线性度的方法，使仪器在工作频率范围内响应的线性度达到１．０８％，保证了仪器的测量槽度。     

光学轮廓仪中微位移调制方法的分析研究

应用ＰＺＴ作为微位移驱动机构，研制的光学轮廓仪的垂直分辨率可达１ｎｍ，可实现对表面Ｒａ从０．１６μｍ至０．０１μｍ的精确测量，在测试分析位移－电压动态响应特性基础上，讨论了微位移调制误差对仪器精度的影响，提出了改善响应线性度的方法，使仪器在工作频率范围内响应的线性度达到１．０８％，保证了仪器的测量精度。     

基于两个L型阵列的远场多声源定位方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源3D定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

三坐标测量机测量误差的试验研究

操作不规范等诸多因素导致采用三坐标测量机测量的误差较大。为了探索操作方法、测球直径、测头进给方向与被测表面夹角和数据处理方法对测量精度的影响,设计了一种操作方法对测量精度影响的试验。该试验通过在两种测量模式下对高精度量块进行测量,研究了测头直径、测头进给方向与被测面之间的夹角对测量精度的影响。用MATLAB编程对测球中心点数据进行处理,与设备自带软件测量数据进行比较,研究了不同数据处理方法对测量误差的影响。分析了产生测量误差的原因,该研究对提高测量精度和研究数据处理方法有很好的参考价值。     

基于光电技术的圆度测量及最小二乘评定

提出了一种基于光电技术测量圆度误差的新方法.该方法将圆度误差转化为轴上物点的移动,利用理想光组轴向放大率理论来实现微位移的放大,并通过采用位置敏感探测器将光斑像点的位移转化为电信号的输出,从而实现位移与电信号的转化;在测量圆度的同时,采用圆光栅来测量工件转角,实现整周的圆轮廓实时记录;对于圆度误差的评定采用最小二乘法,并经过对比实验,证实该方法的测量原理可行,实现了圆度误差的整周连续测量,其测量精度可以达到1 μm.     

滚轮法大直径测量精度研究

为了提高滚轮法大直径测量的精度,对影响其测量精度的打滑问题、测量力大小的选取、安装误差和滚轮偏心等进行了理论分析和实验研究．改变测量力大小进行实验,找出了在该实验装置上产生误差最小的测量力;对安装误差产生的影响进行分析,找出仪器调整的方法,使安装误差引起的测量误差达到最小．最后经过数据处理和误差补偿可以使滚轮法大直径测量精度达到±6．26μm．     

数字图像相关位移场测量的误差补偿

数字图像相关方法中，位移场测量的误差大小与算法的迭代次数通常成反比，要获得较低的误差，必须增加迭代次数，从而增加了计算量；而非迭代的方法误差相对较大。为解决这一问题，提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法。选择基于非迭代光流法的位移场测量方法为算法模型，详细分析了该算法本身存在的截断误差，以模拟散斑图的位移测量值及其误差为数据集，用训练好的神经网络误差预测模型对测量结果进行补偿。实验验证结果表明，补偿后的位移测量误差相较原来总体下降了50%左右，测量误差的统计分布也显著下降。     

压电执行器位移自感知方法研究

在压电执行器闭环控制系统中,需要位移传感器提供位移反馈量．为了省略位移传感器,提出一种利用电子电路使压电执行器自感知其自身位移的方法．根据压电电荷几乎与位移成正比的特点,用电子电路获得驱动电荷,从电荷换算位移．提出了对压电执行器采取电压驱动和获取电荷为一体的复合驱动方法,高压运放输出作为高压驱动电源,电流积分器获得压电电荷．实验测量了带载和空载下压电双晶片和压电叠堆的自由位移,通过涡流位移传感器标定得到,双晶片位移自感知误差小于3．61％,叠堆位移自感知误差小于1．81％,实验测量了压电叠堆带载情况下的输出位移,结果表明可以用于带载位移自感知。     

工作电流对双电桥灵敏度影响的实验研究

仪器灵敏度的概念在平衡测量、补偿测量中非常重要,它直接影响测量结果的误差和仪器配置等问题.因此从理论上分析了影响双电桥灵敏度的各因素,通过实验来论证了工作电流对双电桥灵敏度的影响,从而确定了在实验中对双电桥工作电流的选取原则.