光栅位移激光多普勒遥测技术的研究

研究了利用运动光栅的多普勒效应进行切向位移的遥测技术。提出了测量光路，采用声光调制器作为分光和频移器件并用于鉴向，实现了５０ｍ的远距离光栅位移遥测。达到测量分辨率０．８μｍ，光栅位移４０ｍｍ，最大累积误差优于３４μｍ。并用理论分析和实验，证明了远距离目标的焦深及其计算方法，导出了计算公式。     

折射率介质在制栅和云纹干涉法中的应用

利用光在折射率介质中传播可以减小光波波长的性质，提出用折射率介质法制作高频全息光栅技术，使光栅频率突破理论极限２／λ；并将折射率介质应用于云纹干涉法中，当试件栅频率为６００１／ｍｍ时，虚栅频率可达到６０００１／ｍｍ，利用其±５级衍射光进行干涉，测量灵敏度由０．８３μｍ提高到０．１６μｍ。     

减小薄板玻璃工件研磨变形的研究

针对薄板玻璃刚度差，在研磨中易产生变形这一特点，探讨了减小其变形的不同方法。我们用传统的上盘法粘结固定工件进行加工，工件在下盘前面形精度较好，能满足要求（在２５ｍｍ×２５ｍｍ面积上的平面度为０．０５μｍ），但在下盘后产生的变形使其面形精度下降，在２５ｍｍ×２５ｍｍ面积上的平面度为０．２μｍ，已不能满足要求。采用真空吸附法国固定工件，消除了工件在粘结过程中由于温度变化产生的变形，而且在研磨过程中又设法减小对工件施加的压力，从而减小了工件在研磨过程中产生的变形，使加工后的工件面形与加工过程中的面形接近，这就保证了工件的面形精度。     

非接触式钢板平坦度检测系统

本文提出一种非接触式钢板表面平坦度的检测方法，利用了激光及ＣＣＤ技术。目前本系统可以实现实验室静态模拟测量，测量范围（钢板幅度变化）为０～５ｍｍ，测量精度达到±０．５ｍｍ以上。应用本方法到实际现场测量中，无需测钢板走带速度，可实现实时检测     

在线测量表面粗糙度的共光路激光外差干涉仪

一种新型的、用于在线测量表面粗糙度的激光外差干涉仪已研制完成。该仪器体积小（２５ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ）、抗外界环境干扰能力强。仪器以稳频半导体激光器作为光源。共光路设计,使测量光和参考光沿同一路径入射到被测表面上。计大数和测小数周期相结合的外差信号处理方法,实现了大的动态测量范围和很高的测量分辩率。同时还采用了全反射临界角法进行自动聚焦。该仪器的纵向和横向分辨率分别为０．３９ｎｍ和０．７３μｍ;自动聚焦范围为±０．５ｍｍ,在焦点±２５μｍ范围内,聚焦精度为１μｍ;８０分钟内整机稳定性：３σ＝１．９５ｎｍ。     

真空紫外光栅光谱仪测量系统的改进

用一个５０ｍｍ长微通板代替光谱仪通用的电这道倍增器，若用１００μｍ出入缝，测量高离化态氖离子的真空紫外光谱，大约１０ｎｍ的波长区段，谱线分辨好于０．１ｎｍ，计数效率提高了两个量级，滤长精度可达０．０１ｎｍ。     

20倍数显式投影仪的研制

介绍一种应用光学投影放大原理和光栅尺莫尔条纹测长技术的数字显示式光学投影仪，使用此仪器可对直径φ５ｍｍ，长度５００ｍｍ以内的各种形状复杂的轴类或丝杠类零件进行非接触测量。仪器不但可以检测零件局部形状误差，而且可以测量零件的径向尺寸和轴向尺寸，其测量误差均小于０．０１ｍｍ。     

高精度,大口径平面波像差标准—移相式数字平面干涉仪

介绍研制成的一台移相式数字平面干涉仪，其孔径为φ２４５ｍｍ，用液面作基准标定并消除仪器的系统误差，准确度优于λ／５０（峰谷值，λ＝０．６３２８μｍ），利用计算机辅助干涉术，被测件口径可扩展到φ５００ｍｍ，该仪器将用于建立高精度，大孔径平面波像差标准。文中阐述了光学干涉仪，移相器及精度校核等问题。     

实验评估全息凹面光栅平场摄谱仪

阐述ＳＰＤ－Ｉ型全息凹面衍射光栅平场摄谱仪的基本工作原理和仪器结构，详细报导了该仪器的适用波长范围、平直谱面长度、倒数线色散率和光谱带宽等主要技术性能的光学测试方法和实验结果。测量结果表明在设计波长范围（４００至８００ｍｍ）内像差校正良好，获得的平直谱面可与光敏面长度为一英寸（２３．５ｃｍ）的多通道探测器相配；仪器的色散相当均匀（约１７ｎｍ／ｍｍ），在５７９．９６ｎｍ波长处测得的光谱带宽为１ｎｍ，能满足一般光学多通道分析仪的要求。     

Nd：S—FAP晶体1.328μm激光特性研究

用染料激光和氙灯泵浦实现了ＮｄＳ－ＦＡＰ晶体低阈值、高效率的１．３２８μｍｍ激光运转。在透过率７％的平－平腔情况下，染料激光泵浦斜效率为３８％，阈值４．５ｍＪ，倍频红光波长为０．６６４μｍ，线宽１．３ｎｍ；采用氙灯泵浦（４×３０ｍｍ），实现了１．３２８μｍ自由运转，阈值为２４０ｍＪ，斜效率为０．８５％。测量了不同腔长，不同透过率情况的输出能量、光束发散角和偏振特性等。     

激光诱导热光栅光谱测温技术研究

报道了激光诱导热光栅光谱测温技术的研究. 通过两束相干交叉的脉冲抽运光, 在NO₂/N₂混合气中诱导出热光栅, 一束满足布拉格散射条件的连续探测光在交叉区域激励出相干的热光栅信号, 经过空间和光谱滤波的信号光由光电倍增管探测, 并由数字示波器显示和存储. 该信号携带了丰富的流场信息, 通过频域分析, 对气体的温度进行了测量, 热光栅光谱技术测量的温度与热电偶温度符合得很好. 同时还利用热光栅光谱技术进行了气体声速的直接测量, 在一定的温度范围内, 测量结果与理论曲线基本一致, 显示了该技术具有较高的测量精度与多参数同时测量的能力. 对影响信号波形的因素进行了分析, 结果表明, 热光栅光谱测温技术在高压强环境下应用具有独特的优势, 是一种应用前景广阔的激光燃烧诊断技术.     

Optimum beam steering of optical phased arrays using mixed weighting technique

In this paper, we present a novel technique for high precision optical beam steering of optical phased arrays (OPA) using mixed weighting method. Optimal OPA parameters are determined to obtain the best beam directivity by minimizing the main lobe width and eliminating grating lobes of the far field diffraction pattern. The quantitative analysis for a fibre-type optical phased array is given. The calculation results demonstrate that the grating lobe level can be distinctly reduced from 80% to 20% of the main lobe level. Thus, the mixed weighting technique proposed in this paper can substantially improve the beam steering efficiency and the beam quality.     

光栅扭矩动态测量系统设计及实现

机械主轴在各种载荷和工作环境下的扭矩测量，国内外一直没有比较好的解决方案。针对这一现状，提出通过在主轴2端安装圆光栅及指示光栅，采用对光栅莫尔条纹计数及细分的方法实现主轴扭矩非接触式动态直接测量。其方法是在将莫尔条纹进行光电转换后，采用集成可编程模拟器件对信号进行放大、滤波和比较，然后利用软核微处理器实现数据采集、处理和控制，从而取代FPGA＋MCU的方式。实验中，测量系统采用1200条刻线的圆光栅，在主轴转速为0～1500r/min的范围内测量其扭矩，扭转角精度小于0.001°。实验结果表明，采用圆光栅莫尔条纹可以达到主轴扭矩高精度测量的要求，为机械主轴测量提供了一种新的非接触式测量方法。     

精密工作台的设计与实验研究

微器件装配技术是实现组合结构的微机械电子学系统(MEMS)的关键技术之一,精密工作台系统则是微装配系统的一个重要组成部分。精密工作台系统包括粗动工作台和微动工作台:粗动工作台包括精密机械及其传动系统、光栅定位系统、直流力矩电机驱动系统及计算机控制系统;微动工作台包括微动台、压电陶瓷驱动电源和电感测微移。实验结果表明,粗动台系统的最高速度为5mm/s,最低速度为3.4μm/s,系统的重复定位精度为±1μm;微动台系统的定位精度可达到±1μm。     

基于增量光栅尺的纵横转换图像细分算法实现

针对现有光栅测量方法不能兼顾高速与高精度的问题,为适应电子制造装备高速运动和高精密定位的位移反馈要求,提出基于增量式光栅尺的纵横转换细分测量原理和相应的图像快速处理算法。为了提高光栅图像采集处理速度,搭建基于FPGA的硬件测试平台,先将采集到的图像进行滤波和二值化处理,然后对图像先进行纵横坐标相加,求取像素点最小值得到交点位移值。实验结果表明:应用纵横转换算法并搭载FPGA测试系统,能够达到0.029 μm的分辨率,精度达到0.3 μm。     

五维自由度衍射光栅精密测量系统（英文）

为了在保证结构简单的前提下,实现衍射光栅精密测量系统的大量程、高精度、多维度测量,设计了能够同时测量位移和角度的五维自由度衍射光栅精密测量系统。基于利特罗对称式光路结构,采用高刻线密度的一维衍射光栅以及外差干涉原理实现了沿光栅矢量方向和光栅法线方向的二维位移测量;通过引入高精度的位置灵敏探测器,结合±1级衍射光与光栅之间的角度变化关系实现了对光栅俯仰、偏摆和滚转三个维度的角度误差测量。实验结果表明:该衍射光栅精密测量系统能够实现分辨力优于4 nm的二维位移测量以及分辨力优于1″的三维角度测量,其位移测量范围只受限于光栅的尺寸,量程大大增加。该衍射光栅精密测量系统在精密测量领域有重要意义。     

匹配光纤光栅温度传感解调系统

实验了一种基于一维调节器的光纤光栅静态温度(温度缓变)探测系统。在系统中,一维调节器与步进电机相连,步进电机由PC(计算机)通过PLC(可编程逻辑控制器)进行控制,匹配光纤光栅被固定在一维调节器上用来解调增敏光纤光栅传感器探测到的温度信号,匹配光栅的Bragg周期可通过调节一维调节器进行控制,其透射的光信号经光电检测电路检测并与调节架形成闭环控制。实验测得,在10℃~70℃范围内系统温度传感探测精度为±0.3℃。     

光栅光谱仪光路结构的设计

为提高光栅光谱仪的波长扫描精度,设计了一套可对光栅转动情况进行实时反馈的系统结构,实现了仪器在高速和高精度扫描上的统一。在对反馈结构进行设计时,应用光栅尺测位移技术对正弦丝杆上的滑块进行位移反馈,由计算机对其进行接收和处理。对比实验显示,仪器本身波长扫描精度为 0.7 nm,加入反馈电路进行反馈后波长扫描精度可达 0.15 nm。结果表明,加入对光栅转动情况的反馈结构后,可使光栅光谱仪满足高精度扫描要求。     

基于光纤光栅的螺纹管压弯扭测量技术

引入光纤光栅传感器,并结合螺纹管压弯扭分离测量理论,实现对螺纹管所受压力、弯矩和扭矩的测量.由测量结果可知,光纤光栅传感器测得压力与驱动电机上压力传感器测得压力基本相符,两者测得压力的差值为-11.4~15.5N;光纤光栅传感器测得弯矩与理论值基本一致,两者之间的差值为-0.54~0.46N·m;光纤光栅传感器测得扭矩与驱动电机上扭矩传感器测得扭矩基本相符,两者测得扭矩的差值为-0.54~0.87N·m.测量结果验证了光纤光栅传感器对螺纹管力学参数测量的可行性,为螺纹管的力学参数测量提供了一种新方法.     

基于DSP的无刷直流电机新型转矩脉动抑制策略

无刷直流电机在换相时,非换相相绕组电流会产生脉动,绕组电流的脉动会引起输出转矩的脉动。研究无刷直流电机换相转矩脉动问题,是为了获得无刷直流电机更优的转矩输出特性,提高控制系统的稳定性和控制精度。通过分析换相转矩脉动的成因,在传统PWM_ON_PWM三相全桥调制方式的基础上,加入新型相电流预测控制算法,调节关断相和开通相电流下降和上升的速率,从而抑制相电流的脉动。利用DSP实现算法,验证了算法的可行性,通过实验数据和波形的对比分析,PWM_ON_PWM调制策略与电流预测算法相结合的控制算法可以有效抑制换相引起的转矩脉动。