基于激光自混合干涉法的微振动测量

激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测量信号解调带来了很大难度.在自混合干涉光路中添加一个预反馈镜,构成带预反馈的干涉光路系统,可将测量信号增强2~4倍.同时,推导"基频-极值点判定算法"的频率幅值解调公式,建立了模型算法,实现自混合干涉信号的解调.理论分析和实验表明,频率测量的误差小于2.5%,振幅测量的误差小于5%.      

光纤圆度仪的研究

本文提出一种将反射式光纤微位移传感器用于圆度测量的方法。结合一参考光路,并利用微机进行数据采集和信号处理,这种传感器易受待测体材料类型和表面粗糙度的影响可被消除。     

光推动光电混合式电流互感器的研究

研究了一种用于测量高压电站中输电线电流的光电混合式电流互感器 .采用传统的电流互感器作探头 ,设计了一个微功耗测量电路 ,把被测信号转化为脉冲宽度的变化 ,用光纤把信号传输到单片机系统进行处理 .可以在常规环境中实现光推动     

用干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了用迈克尔逊干涉条纹图像对比法测量微位移的实验.用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成干涉光路,一个反射镜固定在被测目标靶上,目标靶带动其中一个反射镜移动,使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹改变.利用线阵CCD采集干涉条纹图像并用对比法处理和计算,获得目标物的微位移.实验结果表明,用图像对比法处理干涉条纹,计算方法可行且准确率高,测量的精准度可以达到微米级.     

具备多操作手协调的微装配机器人系统

针对微零件装配工艺需要,研制了一种具备多操作手协调工作的微装配机器人系统．该系统包括2个四自由度的主微操作手和1个三自由度的辅助微操作手,三手各司其能,相互配合完成微装配作业．采用双光路正交立体显微视觉完成微装配过程的监测以及操作手和装配对象空间位置与姿态信息的获取．根据微零件形状、大小和材质的差异,研制了真空吸附式和压电双晶片式微夹钳完成装配对象的夹取与放置操作．采用人机交互的半自主方式控制机械手进行微装配作业．微装配实验证明系统工作可靠有效,目前微零件最小装配精度可达30μm．     

基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统

设计与实现了一个基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统,该系统的硬件由光源、准直系统、线阵CCD和处理电路等部分组成.光源产生的发散光经过被测烟卷后投射到线阵CCD上,获取线阵CCD上的电平信号,使用微分二值化算法对电平信号进行处理,可以得到被测烟卷的直径数据.使用工程样机测试表明,该系统对烟卷直径的测量精度可以达±15μm.     

MAXWELL鱼眼微球透镜准直性能的研究

球对称梯度折射率(Gradientrefractiveindex,GRIN)微球透镜具有体积小、光路短、外形易加工、使用易调整,且无螺旋光线、像差小等优越光学性能[1],在微型光学系统和集成光学中具有诱人的应用前景。本文研究了MAXWELL鱼眼微球透镜对由光纤端部出射的发散光束的会聚作用。计算结果表明,若将该种透镜用于光纤耦合准直器,其准直效果将优于由均匀介质球构成的相应系统。     

微装配机器人系统研究与实现

提出了一种基于显微视觉伺服和多机械手协同操作的微装配机器人系统,该系统由微操作机械手、显微视觉和微夹持器3部分构成.介绍了系统总体结构、三机械手协同操作微装配平台、双光路立体显微视觉、2种不同类型的微夹持器装置,以及面向微装配机器人的TSB分级智能控制方法.装配实验表明:该系统能实现对亚毫米零件的精密装配.     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

一种在微计算机上实现数字示波器功能的方法

介绍了在微计算机上加装多通道A／D转换卡以构成多通道信号采集系统的方法，并设计了一套专门的对数据进行处理的软件，可在微计算机上实现数字示波器的功能，该装置可在一定程度上实现信号测量、波形显示、数据存储等功能，特别是在被测信号频率很低时是一种非常好的慢扫描示波器．     

卡尔曼滤波器在CCD测微系统中的应用

结合ＣＣＤ测微系统的实际，应用信号变换及卡尔曼滤波，解决了噪声干扰的滤波问题，使ＣＣＤ测微系统具有更高测量精度和置信度，其应用范围得到了拓展，满足了非规则物尺寸实时测量的要求。     

摆动式单波束超声波水下微地形探测

在分析各种水下地形测量方法及其特点的基础上,提出应用互相关超声波测距方法进行水下微地形高程数据测量。通过发射信号与回波信号进行互相关运算精确捕捉回波信号的到达时刻以实现高程数据的测量。设计一种以单探头单波束超声波测距为基础的水下微地形测量系统,并分析信号处理电路和数字信号处理方法。对不同地形和不同底质的地形进行高程数据测量,对海底模拟地形进行探测与重构。研究结果表明:经过时间增益控制和滤波处理后的信号所含有的噪声和混响信号得到了抑制;应用互相关超声波测距方法得到的高程数据误差在-1~1 cm以内;生成的微地形图真实地反映了被测地形的地貌特征。     

利用Mach-Zehnder点衍射干涉仪的激光复振幅实时重建方法

在充分利用Mach-Zehnder自参考干涉系统无需设置专门参考光优点的基础上,提出一种激光复振幅实时重建方法.在参考臂和测试臂上分别设置放大倍率为s且互为倒置的望远镜系统,使得经针孔滤波、准直后的参考光被放大s²倍形成波前与振幅(或强度)皆近似于一个平面的理想参考光.研究表明:利用傅里叶分析法从干涉图中便可直接重建待测激光复振幅分布,具有结构简单和测量快速的优点.基于该系统分别对静态和动态输出光场进行复振幅重建实验,并由此求得相应的M²因子,从而验证该方法在复杂光场光束质量实时检测的可行性.     

粗糙表面铁磁性棒材微裂纹检测与信号处理技术研究

为了克服微裂纹检测信号的重复性不能满足准确标定裂纹尺寸要求的缺陷,将测量所得微裂纹信号峰值视为带有噪声的连续峰值信号的采样值,利用小波变换在信号滤波上的优势对微裂纹峰值信号进行滤波后处理,由此确定被测裂纹的标准尺寸及其置信区间,从而使铁磁材料微裂纹检测技术从光洁表面向粗糙表面迈进了一步。     

含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头

为了满足对机械件、光学件和电子件等几何形貌质量控制和产品监测越来越高的要求,在动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头的检测方法.论述了该测头通过测量参考光路和测量光路的时间差实现位移测量的测量原理及其结构,并对这种新的测量方法进行了详细的误差分析,对该光学测头及其测量系统进行了各项实验.实验表明,含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头及其测量系统的测量范围为±0.1mm,测量分辨力为0.075μm,线性度误差约为0.45μm.     

基于不同棱镜的微角度测量系统及影响因素分析

为了进一步改进微角度测量系统,研究系统的测量分辨率的影响因素,文中选用了半五角棱镜以及菱形棱镜替代原微角度测量系统中的直角棱镜。系统在保证光束可以沿原光路返回激光器腔内的前提下,通过旋转不同的棱镜进行微小角度的测量。在理论模拟过程中选择条纹计数法得出所测角度的大小,同时分析了不同尺寸的棱镜及不同波长的激光光源对于测角系统的光程差的影响,从而得出在合适的范围内通过选择波长较小的激光器作为光源,或更换较大尺寸的棱镜作为系统的关键光学元件,在相同的测角范围内可以获得更高的测角分辨率。文中提出的更换不同棱镜的微角度测量系统还可以为今后的基于不同光学元件的激光自混合测角技术奠定理论基础。     

震源空间成像技术在玛湖地区低信噪比微地震处理中的应用

探讨准噶尔盆地玛湖地区不同信噪比微地震信号处理技术的适应性,为压裂改造提供技术支撑。从玛湖地区微地震信号识别的影响因素分析入手,找出微地震信号成像的技术瓶颈,针对玛湖地区低信噪比微地震信号,提出了采用震源空间成像微地震处理技术。结果表明波形振幅偏移叠加的震源空间成像技术得到的微地震事件结果与实钻井产液剖面具有较高的吻合度,微地震事件计算出的压裂改造体积与钻井的生产情况契合度高,微地震事件密度和水力裂缝长度与弹性模量呈正相关。处理结果不仅实现了研究区低信噪比信号的准确定位,而且实现了对压裂改造效果的有效评估。     

光纤在激光动态定距测量中的应用

该文介绍了一种利用光纤本身具有的高精度相位延迟的性质,将光纤传感技术应用于激光动态定距测量系统中,通过测量参考光路与测试光路的光信号之间基于光程差而引起的相位差,来测量预定距离的一种原理方案。根据鉴相的理论基础,该文阐述了光纤传感器在动态定距测量系统中的功能;针对待定的环境,对鉴相系统作了重要改进;分析了改进后系统的测距灵敏度、精度,讨论了改进后系统所具有的优点,并对系统的应用和发展前景作出评估。     

精密相干检测法研究

研究了精密相干检测法的原理,即采用共时钟方案,使与发送机有关的参考信号同接收机接收到的待测信号精密相干,同时精确检测出复合波信号中各主要谐波的振幅和相位.应用结果表明:该方法克服了微弱复合波信号的锁相放大、数据采集、叠加平均和获取多参数时遇到的困难,提高了观测系统的灵敏度、测量精度、抗干扰能力、探测分辨率和探测深度;精密相干检测法原理同样适用于其他观测系统和对其他类型信号的检测.     

进给量自控装置中被测信号的处理

进给量自控装置由80C31单片机构成,用8255可编程接口芯片的 PB 口接收被测信号。被测信号是平台移动的尺寸,是一种非电物理量,而计算机是一个数字电路系统,在此必须选择适当的传感器以及相应的电路,将被测信号转换成单片机能处理的数字信号。由于进给量,即平台左、右移动的尺寸是靠平台下的主轴转动形成的,我们选择光电编码器做传感器。