采用测量不确定度的复杂自由曲面表面质量测试与评价

针对国内外标准中对与复杂自由曲面零件高物理性能密切相关的表面加工质量的测量和评价存在很多不确定性的问题,提出了根据工件的曲率分布和曲面连续性分布确定表面质量测量位置的方法,发现表面质量的极值区域与曲率极值及曲面连续性突变的位置一致,该方法可以快速有效地确定表面质量的测量位置;基于测量不确定度分析提出了波纹度截止波长λ_f的确定方法,发现国家标准中推荐的λ_f=10λ_c并不一定是合理的,该方法有助于得到高置信度的表面质量评价指标,实验结果验证了该方法的可行性,并表明了切削振痕属于波纹度范畴,波纹度值是理想的评价参数。上述研究对于完善现有标准中表面质量测量位置及波纹度截止波长的确定具有实际意义。     

基于蒙特卡罗法的失真度测量不确定度分析

测量结果不确定度是表征被测量结果的主要指标,为了能够很好地评定基于快速傅里叶变换(FFT)的失真度测量结果不确定度,提出了基于蒙特卡罗法的FFT失真度不确定度评定方法。该方法根据数据采集模块和数据处理模块误差源及其概率特性进行重复采样,实现概率分布的传播,对样本进行统计而得到测量结果的不确定度。利用MATLAB对蒙特卡罗法FFT失真度不确定度进行了验证。实验表明,使用蒙特卡罗法评定的不确定度与GUM法评定的结果具有很好的一致性。     

广义动态测量精度模型及不确定度研究

对采用数学方法逼近动态测量系统传输特性的传统理论所存在的问题进行了分析。基于全面考虑动态测量系统各误差因素的影响,提出包含所有误差对动态系统精度影响的广义动态测量精度模型的理论与建模方法,并给出了典型动态测量系统的精度模型及不确定度的评定方法。     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

基于误差椭圆理论与蒙特卡罗方法的圆直径测量不确定度评定

利用三坐标测量机(CMM)测量圆几何特征的功能,建立了基于误差椭圆理论与蒙特卡罗方法的测量不确定度评定模型.以误差椭圆表征采样点的不确定度,结合蒙特卡罗方法仿真所得较少的测量样本数据快速得到了最小二乘拟合条件下的圆直径测量的不确定度.同时,与实验测量和文献公式计算的结果进行对比,验证了其有效性.结果表明,所建立的模型能够准确评定圆直径测量的不确定度.     

基于三坐标测量机的圆度误差不确定度评估

为了实现圆度误差的不确定度准确评估,提出了一种在快速准确微分进化算法评定基础上的圆度误差蒙特卡洛(MCM)不确定度评估方法.针对最小区域圆圆度误差评定特点,提出了一种基于种群优化的微分进化算法用于圆度误差评定,并在此基础上利用蒙特卡洛方法进行圆度误差的不确定度评估.通过三坐标测量机对圆度零件的实测数据,给出了一个实例,以验证方法的可行性.分析了圆度误差的不确定度来源,给出了不确定度数值和95%置信概率下的不确定度包含区间,并与传统测量不确定度的表示指南评定方法(GUM)进行了比较.结果表明,蒙特卡洛不确定度比GUM方法的不确定度小0.3μm,包含区间也小于GUM.所提出的方法也适用于其他形状误差的评定与不确定度评估.     

提高自由曲面数控加工精度的技术研究

论述了制造业中自由曲面的数控加工精度提高技术。分析了影响自由曲面精度加工精度的多种因素，研究并提出了从工艺系统、控制系统和数控程序设计等方面提高曲面加工精度的技术和所采取的方法。     

基于高斯滤波下的粗糙度不确定度的计算

自由曲面的粗糙度的大小直接反映了表面加工质量的优劣.粗糙度的提取可以通过滤波过程来实现,本文选取高斯滤波来确定粗糙度评定中线,高斯滤波可以得到较为准确的粗糙度.本文将粗糙度评定中线根据波峰和波谷的位置在其临近部分分段模拟为二次曲线,最终分别得到波峰和波谷段的粗糙度评定中线的表达式.在此基础上,建立了关于粗糙度Rz的数学模型.随后采用"测量不确定度的标准指南"(GUM)来计算粗糙度的不确定度,并采用自适应蒙特卡罗方法(AMCM)来进行比较,得出了高斯滤波模型下通过GUM法来计算粗糙度不确定度是一种有效的方法.     

平面度误差最小区域评定结果不确定度估计

在平面度误差的实际测量中,给出测量结果时往往不给测量结果的不确定度。按照国际标准化组织发布的《测量不确定度表示指南》(简称GUM)的要求,根据平面度误差最小区域评定的几何判别准则,推导了有关的不确定度传递公式。分别用蒙特卡罗方法及本文推导的公式对实际的测量结果进行了不确定度估计,实验结果表明,推导出的公式计算的不确定度要比用蒙特卡罗方法估计的效果要好。     

多维测量结果不确定度评价方法初探

为解决以多维矢量形式存在被测对象的测量质量评定问题,该文应用测量不确定度理论和多元概率统计方法,将测量不确定度理论进行了向多维的拓展;对多维情况下的测量不确定度传播律进行了推导;论述了多维不确定度的表示方法及空间几何意义;提出了以多维不确定度比较不同测量结果质量的方法;并给出了常用多维测量方法,如等精度独立多维测量和不等精度独立多维测量的不确定度评定方法。理论分析及仿真算例表明,所提出的理论具有较完备的体系,能够满足测量实际中常用多维测量方法的不确定度评定需求。     

基于FORM的Monte Carlo精度修正可靠度算法

结构可靠度分析的核心是计算预定义功能函数的失效概率。提出一种基于一次可靠度算法 (FORM)计算结果的 Monte Carlo精度修正可靠度算法 ,它将原可靠度列式转换为一个求旋转坐标系下 n- 1元函数的统计均值问题 ,统计均值用 Monte Carlo法计算。这种可靠度算法克服了传统FORM法误差较大以及 Monte Carlo法效率低的困难 ,与二次可靠度算法 (SORM)相比 ,计算结果对验算点的计算精度不敏感。通过算例分析验证了该文方法的合理性     

基于Monte Carlo法虚拟仪器测量不确定度评定

结合Monte Carlo法的虚拟仪器测量不确定度评定流程,提出两个方面的完善方案:根据虚拟仪器软件数学模型,使用区间分析法建立舍入误差模型,评定计算机舍入误差对虚拟仪器测量不确定度的影响;在不确定度源仿真模块中引入仿真质量检测与控制功能,降低仿真质量对评定效果的影响.最后以数字称重传感系统为例,说明了完善方法的有效性.     

基于多击痕的击针偏心度测量方法

针对击针偏心度的测量精度受限于现场操作的问题,提出了一种便于现场操作的多击痕测量方法。首先,对药筒底火孔处填充的软金属击发次数不少于3次,任意2次击发之间药筒的旋转角没有精确定量要求。然后,通过最小二乘原理拟合出每个击痕的中心点相对坐标。最后,将这些击痕中心作为圆上的点,通过圆拟合得的圆半径作为击针偏心度。采用蒙特卡洛方法模拟结果表明:新方法与传统方法相比,测量精度至少提高了30%。模拟结果验证了该方法的可行性和有效性。     

高能X射线源尺寸测量方法的Monte Carlo模拟

介绍了对X光源尺寸的测量原理。在高能X射线情况下,利用Monte Carlo模拟法确定测量X光源尺寸的狭缝法、刃边法和Roll-Bar法的适用性,指出刃边法和Roll-Bar法可以直接用来测量光源尺寸,而狭缝法需要借助于Monte Carlo计算才能得到所需要的结果。根据实验测量的图像波形,得到实际轫致辐射源的半高全宽(FWHM)大于3.0 mm。     

基于蒙特卡罗方法的大气激光通信后向散射特性分析

激光在自由空间进行传输时,受大气分子和气溶胶粒子的影响,发生的后向散射效应会降低激光传输系统的可靠性,研究激光在大气中传输的后向散射效应,可以有效提高激光通信系统的安全性和保密性。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对大气后向散射信道特性进行分析,建立了激光在大气中传输的后向散射理论模型,为了提高蒙特卡罗算法的计算效率,在原模型的基础上提出了一种改进的快速蒙特卡罗方法,分析了能见度、非对称因子以及介质反照率对后向散射能量的影响,利用MATLAB进行了仿真模拟分析,得出后向散射能量随能见度、非对称因子以及介质反照率的变化规律,结果表明该方法可以准确和快速地计算后向散射能量,并为激光通信系统的设计提供了依据。     

改进拉丁超立方蒙特卡洛模拟

电动汽车、分布式电源的并网给电网带了明显的不确定性,为了使电网分析更能贴近实际电网,通过对负荷、分布式电源出力的概率密度函数模拟其出力,借鉴已有分布式电源和电动汽车概率模型,采用拉丁超立方蒙特卡洛模拟与径向基神经网络相结合的方式计算概率潮流。该方法充分考虑了电动汽车和分布式电源的随机性、间歇性和相关性,利用拉丁超立方蒙特卡洛模拟对比传统蒙特卡洛模拟方法,降低了采样规模,提高了采样覆盖率。径向基神经网络用于求解潮流计算方程,避免了传统方法中计算雅可比矩阵和偏导,大幅度减少了运算时间。通过仿真,该算法在改进的IEEE14 和IEEE118 节点系统的计算结果表明,在保证精度的同时, 极大地加快了算法运行速度,适用于大规模电力系统概率潮流的求解,在改进的IEEE118 节点系统中,运行时间比传统蒙特卡洛模拟降低99．9%。     

基于Monte Carlo方法的扩散光在组织体中传输过程研究

光在组织体中的传输过程是扩散光的随机吸收和散射的过程,采用辐射传输方程来表示,由于方程比较复杂,无法直接得到解析解,传统方法是通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真模拟。通过对经典蒙特卡罗方法中的步长和权重的更改,完成对光子在组织体中传输过程的快速仿真。在相同的仿真条件下,同时对经典蒙特卡罗方法和改进的方法进行仿真实验,改进方法能够大幅度提高仿真速度;并对于含有异质子的组织体进行仿真,结果表明改进的方法不仅提高了速度,而且保证了实验结果的准确性。     

算术平均半亚式期权定价的快速算法

算术平均半亚式期权是一种推广的亚式期权,无解析定价公式.因此在实际中大多采用蒙特卡洛法等模拟算法进行定价,尽管定价精度较高,但定价的计算时间长.本文结合改进蒙特卡洛法和矩近似解析法,得到算术平均半亚式期权定价的近似半解析法,在确保精度的前提下,大幅减少计算时间.最后,本文利用对偶变量技术改进近似半解析法,进一步减少计算时间.     

基于Bayesian-MCMC方法的水体污染识别反问题

针对具有不适定性的环境水力学反问题,基于贝叶斯推理和二维水质模型建立水体污染识别反演模型,运用马尔科夫链蒙特卡罗法抽样获得污染源源强、污染源位置和污染泄漏时间等模型参数的后验概率分布和统计结果.实例研究结果表明,基于马尔科夫链蒙特卡罗抽样算法的贝叶斯推理可以较好地用来实现水体污染识别,具有识别精度高,误差小的特点,其可靠性和稳定性高于混合遗传模式搜索优化算法.     

一种提高样品放射性活度测量准确度的新方法

在使用高纯锗γ谱仪测量样品的放射性活度时,探测器对γ射线的探测效率是影响测量准确度的一个重要因素.目前使用的两种得到探测效率的方法——标准样品法和蒙特卡洛法,因为各自的局限性,都存在一定的系统误差.结合两种方法,提出并建立了一种能够消除前两种方法系统误差,获得更准确的探测效率的新方法,即用蒙特卡洛方法计算待测样和标准样的探测效率的比值,再乘以实验测量得到的标准样的探测效率,得到待测样品的探测效率.所建方法的正确性通过蒙特卡洛软件计算的模拟实验得到了验证,并证明了新方法能够完全消除标准样品法的系统误差,并且在绝大多数情况下消除了蒙特卡洛法的系统误差.