滚转角测量中直角棱镜相位损失及解决方法

在利用正交偏振光外差干涉相位法测量数控机床滚转角误差的过程中,发现反射元件直角棱镜造成的相位损失对系统分辨率产生了不可忽略的影响,通过琼斯矩阵运算,量化了该相位损失对实验结果的影响,并进行了实验验证;同时,针对相位损失问题,提出了基于高反膜相长干涉原理的解决方法。结果表明:直角棱镜引入的相位损失使测量系统在灵敏区的放大倍数降低了40.7%,而基于平面反射镜的解决方案基本消除了相位损失对测量系统分辨率的影响;滚转角误差引起的相位变化幅度由原来的55.8°上升到使用平面反射镜时的349.2°,与参考实验数据358.5°的变化幅度十分接近,从而证明了应用高反膜相长干涉原理解决相位损失问题的可行性。该原理和方法同时为解决全反射导致的光学相位变化问题提供了理论依据和解决思路。     

滚转角测量方法的研究

采用直角坐标系统的机床或测量机共有２１项结构误差，其中１８项误差可以用现成的干涉仪测量，另外３项滚转角误差没有现成的仪器测量。提出了一种动态测量滚转角误差的方法，基于偏振面旋转角的测量，用半波片作传感元件，自动读出法给出测量结果。文中介绍了３个关键的问题：法拉第盒的设计、反馈方法消除旋光漂移以及进一步提高分辨率的方法。实验结果表明，这种方法具有良好的线性，分辨率为０．１″，漂移量为０．１５（″）／ｈ。     

压电陶瓷微位移的光干涉测量与控制系统

针对压电陶瓷的微位移检测,引入了基于多次反射的光路放大装置,有效提高了迈克尔逊干涉测量的分辨率。理论上分析了放大倍数、入射角和动镜定镜夹角的关系,并对光路的光学放大特性进行了仿真验证。同时搭建高精度光干涉位移测量系统,实现了压电陶瓷以22.6nm为步长的驱动与检测。该装置结构简单、易于控制,可应用于光学滤波系统的精确调谐。     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

导轨五自由度运动误差的光学与倾角传感器组合测量方法

为了准确、高效地对直线导轨多自由度运动误差进行测量,提升精密机械装配效率与质量,提出了一种运用光学与倾角传感器组合方式实现直线导轨系统五自由度运动误差同时测量的方法。首先对所提出的测量系统各测量模块进行光路分析,建立直线度测量模型,并提出了基于共光路的激光漂移分离检测与补偿方法。其次基于直线度测量模型,进一步分析了角度与平移误差串扰及解耦方法,消除由移动部件姿态变化和阿贝误差引起的误差串扰。最后,针对激光漂移的补偿方案进行了实验验证,并通过与激光干涉仪、电子水平仪的测量对比实验,俯仰角、偏摆角、滚转角误差最大偏差分别为5.55″、4.28″、2.21″,水平和竖直平移误差最大偏差分别为2.47、1.92μm,验证了组合测量系统的测量精度,为直线导轨准确、高效测量提供了一种结构简单、成本低的测量系统与方法。     

机床滚转角测量中敏感元件倾斜引起的误差分析

为研究正交偏振光相位法测量机床滚转角过程中,机床的俯仰、偏摆运动误差对测量精度的影响,建立了测量光路数学模型,利用琼斯矩阵法计算光路中光的偏振态变换过程,并推导出被测滚转角与相位变化量间的测量公式。在此基础上,采用光的偏振和晶体光学理论,分析了测量过程中机床俯仰、偏摆运动误差造成的敏感元件(即1/2波片)倾斜所引起的测量误差。分析结果表明,1/2波片在倾斜角度小于2°的情况下所引起的测量误差小于0.1%,对测量精度影响较小,从而论证了正交偏振光相位法高精度测量机床滚转角的可行性。     

融合双轴加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法

实时高精度滚转角信息对提高高速旋转弹药制导精度尤为重要。由于弹体纵轴存在高速旋转,若纵轴采用大量程陀螺,则会带来较大的输出噪声,同时不可避免地存在累积误差,导致滚转角测量精度不高。为解决这个问题,提出了一种融合双轴正交加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法,纵轴采用大量程陀螺进行滚转角测量,双轴正交加速度计测量横轴和竖轴上的加速度,利用低通滤波提取重力投影测量滚转角,由加速度计得到的滚转角作为观测量,基于卡尔曼滤波（KF）融合两种方式得到滚转角信息,利用加速度计修正陀螺仪从而提高滚转角测量精度。为验证算法的有效性,进行了弹道仿真实验,实验结果表明：在6.68秒的外弹道飞行过程中,单独使用加速度计测量滚转角精度为（RMSE标准）15.58°,单独使用陀螺测量滚转角精度为1.36°,融合算法精度为0.57°,且不存在累积误差。实验表明,该算法具有重要的工程应用价值     

弹道修正引信滚转角未知条件下MIMU快速初始对准方法

针对基于双旋结构的二维弹道修正引信及所配用弹药发射后修正引信滚转角不确定的问题,提出采用BP神经网络快速确定修正引信滚转角范围进行粗对准,进而利用卫星导航信息辅助惯性导航系统进行快速初始对准的方法. 该方法利用修正引信滚转角误差与惯性导航解算速度误差之间的关系建立神经网络模型,并通过仿真生成不同工况的弹道数据对神经网络进行训练. 针对某旋转弹弹道进行仿真,结果表明,使用中等精度微惯性测量组合,粗对准过程中修正引信滚转角误差估计值小于20°,精对准过程中姿态误差角在弹丸发射后40 s内收敛到0.4°以内.      

数字程控放大器设计与应用

在自动控制系统或智能仪器中 ,如果测量信号的范围比较大 ,为保证必要的测量精度 ,经常采取改变量程的办法。当改变量程时测量放大器的增益也相应地加以改变。这种变化通常是自动进行 ,即不需要人为的改变电路连接 ,而是通过软件实现放大器增益的改变。这样可以实现仪器量程的自动切换。另外 ,通过改变增益的方法使系统功能增强 ,在核测量中 ,稳谱的方法之一就是改变输入信号的放大倍数。这就需要用到数字控制放大器 ,并针对核仪器要解决的具体问题要求放大器的放大倍数在一定范围内变化 ,并且放大倍数调节要求精细。该文提供了这种数控放大的一种设计方案 ,它的放大倍数范围为 9～ 9.999,其倍数的调节步长为 0 .0 0 1倍。     

90°偏光分束镜光强分束比的入射角效应

分析了He-Ne激光斜入射90°偏光分束棱镜时光强分束比随入射角度的变化关系,推导出光强分束比的数学表达式.通过实验验证,在误差允许的范围内,理论值和实验值是一致的,并对误差进行分析.