提高激光干涉测量系统精度的方法与途径

激光干涉系统的测量精度会受到系统本身机械结构及光学元件布局的影响，因此采用了耦合差动干涉的方法，使影响测量精度的各种因素尽量由干涉系统自身予以消除，提高了干涉仪的分辨率和稳定性．利用以Heydemann修正模型为基础的误差补偿方法，对干涉信号中存在的非正交误差、不等幅误差及直流电平漂移误差进行了修正．根据多点拟合的原理，提出了减小运算量的新算法．设计了以C8051F005单片机为核心的电路补偿模块，实现了以上3种误差的实时补偿．实验结果表明：通过采取以上措施，该干涉测量系统在10mm的测量范围内取得了10～12nm的测量精度．     

大行程压电微动台的有限元分析与实验

设计了一种基于尺蠖运动原理的大行程纳米级步距压电微动台,变传统单驱动器结构为双驱动器结构,采用"推-拉"接力运动原理,实现了大的驱动力与行程.利用有限元方法对压电微动台的结构和静、动态特性进行了研究.实验结果表明,压电微动台的运动范围为11 mm,稳定性好,载物力可以达到24.5 N,最小步距小于20 nm.     

一种基于光纤光栅的双月牙弧轮辐式扭矩传感器

设计了一种量程为100 Nm的轮辐式光纤光栅扭矩传感器。该传感器的弹性元件采用轮辐式,并创新地采用双月牙弧形状的辐条结构,大大提高了弹性元件的应变灵敏度。在有限元仿真的基础上,以变形量最大为目标函数,对弹性元件的几何尺寸进行了优化设计。通过仿真和实验验证,该弹性元件的应变量与光纤光栅反射光中心波长的偏移量成线性关系,这种新型轮辐的应变灵敏度比传统轮辐提高近一倍,为18 pm/Nm,重复性误差为±1%。     

小型化活塞式黏度在线测量方法

针对井下输油管道内原油黏度的在线测量问题,提出了一种小型化活塞式黏度测量方法.采用永磁活塞,在小型测量腔内的被测液体中,被线圈电磁力驱动而进行直线式往复运动;搭配专用电路系统及传感模块,基于电磁感应效应,通过检测叠加在线圈驱动电压中的电磁感应信号,获取活塞的往复运行时间,从而推算液体黏度.黏度测头主要由壳体、线圈和永磁活塞构成,结构简单,易于实现小型化;电路模块主要由线圈控制电路、感应信号检测电路及通信部分组成,结合上位机处理程序,可实现感应信号的高精度采集、处理及测量.通过实验研究,分析了驱动信号周期与系统稳定性之间的关系,并进行了测量系统标定,建立了"黏度-时间"数学模型.最终,通过与高精度黏度计测量结果进行比对,验证了该测量方法的有效性.     

耦合差动式纳米级分辨力位移测量激光干涉仪

介绍了一种新型的主级精度位移测量激光干涉仪的设计原理与应用,该干涉仪以独特的光学原理被命名为“耦合差动式激光干涉仪”,其结构简洁紧凑,性能稳定,光路布局对称性好,不存在死光程,光程差倍增,容易装调,符合阿贝原则和结构变形最小原则,在１０ｍｍ测量范围内,获得了λ／８００的分辨力和纳米级的测量精度。     

基于自适应粒子群算法的光纤光栅传感器优化配置

针对传感器优化配置在结构健康监测领域的重要作用,分析了结构健康监测中广泛应用的光纤光栅(FBG)传感器检测波动信号的特点;建立了覆盖率最大化的传感器优化配置准则,实验证明了其合理性;提出了自适应改变惯性权重的粒子群优化(PSO)算法求解传感器优化配置问题;仿真分析了平板结构的FBG传感器优化配置,并对比了自适应和线性改变惯性权重两种PSO算法性能;结果显示自适应型PSO算法在传感器优化配置问题的收敛精度和收敛速度上具有明显优势.     

丙烷对瓦斯水合物相平衡条件的影响

瓦斯水合物相平衡热力学条件的确立及改善是瓦斯水合化方法实现工业化的关键。利用可视化水合物相平衡实验装置,结合相平衡温度搜索法与观察法测定0.25 mol/L SDS溶液体系中四种不同瓦斯水合物相平衡条件,探究丙烷对瓦斯水合物热力学相平衡条件的变化规律,结果表明:丙烷的加入将水合物结构类型从Ⅰ型转为Ⅱ型,使得4.0~7.0 MPa范围内含丙烷瓦斯水合物生成相平衡温度升高,温差最大至13.7℃,大幅度改善了瓦斯混合气水合物热力学条件;丙烷含量越高,水合物相平衡条件改善效果越好。