线阵CCD用于实时动态测量技术研究

本文研究的是在连续光条件下线阵ＣＣＤ实时动态测量技术,除了考虑ＣＣＤ像元响应非均匀性、非线性等影响因素外,还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题,推导了测量精度公式与动态范围公式。为了减小测量误差和提高被测信号的频率,必须相应减小积分时间。精度公式是进行线阵ＣＣＤ电路设计的基本依据公式。动态范围与频率无关,只与结构参数有关,为了充分利用ＣＣＤ的动态范围,激光功率要可调。     

单线阵CCD相机双激光器立靶测量系统误差分析

为提高单线阵CCD相机双激光器立靶测量系统的坐标测量精度,为系统设计提供理论和实验依据,对系统测量误差进行了理论分析,在建立系统数学模型的基础上,推导了系统测量误差公式,采用Matlab软件对测量误差进行了仿真,获得了各误差影响因素对着靶坐标测量误差影响的大小和趋势,以及1 m×1 m靶面内的误差分布,并通过模拟实弹实验对误差分析结果进行了实验验证,实验结果表明,x坐标测量误差的标准差σ_x为4.1 mm,y坐标测量误差的标准差σ_y为10.2 mm,模拟实弹实验坐标测量误差与理论分析结果一致。     

外腔镜非线性运动对激光回馈应力测量系统精度的影响及修正

基于激光的回馈效应可实现光学材料应力分布的测量, 而系统外腔镜的非线性运动会引起测量结果的误差, 影响系统的精度. 利用高精度Nd:YAG激光回馈干涉仪对外腔镜的位移随时间的变化进行测量, 采用高次拟合的方式得到位移与时间函数关系, 并利用三镜腔等效模型的调谐曲线方程, 对非线性运动引入的应力测量误差进行计算, 实现对系统精度的修正. 结果表明: 外腔镜运动方向不同, 引起的误差呈现相反的变化趋势; 将不同方向的测量结果进行平均, 可减小系统的测量误差. 分析了外腔镜非线性运动带来的误差对系统测量精度的影响, 提出了测量误差修正方法, 对提高系统的测量精度具有重要意义.     

几何结构标定误差对偏折术的影响

偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。从数学模型、理论模拟和实验三个方面分析了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了表示几何结构标定误差与面形测量误差之间关系的数学模型,并通过模拟和实验对其进行了验证。结果表明,几何结构标定中坐标平移误差会导致倾斜和离焦面形测量误差;被测面分别与相机和显示器之间的距离越大,几何结构标定的误差对低阶面形测量的影响越小。研究结果可以帮助设计合适的偏折术测量系统结构和提高低阶面形测量精度。     

校直误差对平面镜偏折术面形测量的影响

偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。分析几何结构标定中校直误差与平面镜低阶面形测量误差之间的关系,给出描述校直误差与面形测量误差之间关系的灵敏度方程和权重因子,并通过模拟和实验结果对其进行验证。结果表明,校直误差会在面形测量结果中引入倾斜、离焦、像散和彗差等像差项,且面形测量误差与校直误差成正比。本研究有助于选择合适的偏折术系统结构,以提高低阶面形测量精度,同时可为偏折术测量中面形误差的评估和分析提供理论指导。     

高稳定度X射线脉冲星信号模拟

X射线脉冲星导航是一种完全自主的导航方式, 在深空乃至行星际空间具有潜在的工程应用价值.由于空间飞行试验系统复杂, 成本巨大, 在实验室环境下高精度地模拟X射线脉冲星信号对数据处理方法和导航方案的验证具有重要意义. 针对当前机械转盘式模拟系统中时间稳定度和轮廓精度的不足, 提出了一种通过产生的轮廓电压信号直接控制可见光光源, 再利用衰减获得光子流, 最后经单光子探测和处理电路输出光子到达时间序列的模拟新方法.该方法实现成本低, 支持任意X射线脉冲星信号的模拟, 且具有高时间稳定度和轮廓精度. 详细地讨论了该方法的原理和涉及的关键技术, 搭建了X射线脉冲星信号模拟系统, 并进行了实验. 实验结果表明: 该系统大幅提高了X射线脉冲星信号的模拟效果, 将模拟脉冲星自转周期的稳定度从现有的10^-4提高到10^-9; 当探测器面积为1 m², 探测能谱范围为2–10 keV, 积分时间为1200 s时, 模拟的PSR B1509-58 观测脉冲轮廓与标准脉冲轮廓的相关系数达到了0.993. 关键词： X 射线光子信号 时间稳定度 观测脉冲轮廓 导航算法     

X射线脉冲星导航系统导航精度的研究

为提高X射线脉冲星导航系统的导航精度,提出了一种基于低通滤波器的恒比定时方法,以提高X射线脉冲星导航系统中X射线脉冲到达时间的测量精度.通过设计测量方案,对原有的峰值定时方法和改进后的恒比定时系统的定时精度和死时间进行测量.测量结果表明,峰值定时系统的定时精度和死时间分别为18和4750 ns,恒比定时系统的定时精度和死时间分别为0.78和105 ns,与原有的峰值定时系统相比,采用恒比定时系统的定时精度和死时间均得到明显的提高.在X射线脉冲星导航系统中,通过利用这两种不同定时系统来测量X射线光子的到达时间以构造累积脉冲轮廓.实验结果表明,与峰值定时系统相比,采用改进的恒比定时系统获得的累积脉冲轮廓的信噪比得到明显改善,因此,采用恒比定时系统的导航精度可得到提高.     

多天线干涉阵的时间同步技术北大核心CSCD

多天线干涉阵利用多个远端天线同时接收信号以提升探测灵敏度和角分辨率,其多路信号干涉合成的特性要求不同路之间高精度的时间同步。本文提出一种复用型分布式多路时间同步方法,利用单个数字延迟脉冲发生器对时间信号进行再生和分配,并设计了相应测量及控制算法,在精确测量多路光纤传输延时的同时,向多个远端天线分配稳定的时间信号。实验结果表明,系统在25km传输链路下具有ps级传输延时测量精度和优于20ps的时间信号分配精度。方案可同时支持本地回传信号数字化和远端数字化两种信号接收汇聚方案,在保证时间同步精度的同时有效降低了分布式同步系统的成本。     

用垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差分析及其修正方法

文章给出了水声波导模型下垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差和修正方法,以便使两种测量结果一致和统一。在设定典型水声波导的参数后,用波数积分方法计算出声源到垂直阵各阵元的信道传输函数,再推导出垂直嵌套阵聚焦波束的信道传输函数,从而得到单水听器和垂直嵌套阵的测量误差。数值计算表明在70 m海深条件下,不同深度单水听器测量单频信号频谱级起伏达15 dB以上,总声级测量误差的均值为3 dB,而垂直嵌套阵测量单频信号频谱级起伏仅4 dB,总声级测量误差的均值趋于0 dB。海上实验测量单频信号声源级的结果与数值计算的起伏一致,海试中垂直阵获得较高的空间增益。结论是在浅海条件下垂直阵的测量精度高于单水听器的测量精度,用单水听器测量的目标总声级需要修正时可以修正,而用单水听器测量的单频信号声源级则难以修正。     

参考光束型激光多普勒测速仪的误差分析

阐述了参考光束型激光多普勒测速仪的基本原理,从理论上分析了原理公式近似、高斯光束干涉、激光线宽、探测器孔径、有限渡越时间、信号处理算法、空气折射率变化及角度测量等诸多因素对激光多普勒测速仪测量结果造成的误差,研究并给出了每一种影响因素所引起误差的理论公式,在每一种影响因素中具体讨论了各种光学参数对测量误差的影响并对部分参数进行实验研究。理论分析和实验表明:在实验中需要选择线宽较窄的激光器及孔径较小的光电探测器,而在选择光束光斑半径和信号光中心光线的方向与粒子运动方向的夹角时,既要考虑激光的质量和多普勒信号的强度,同时也需要考虑原理公式近似、探测器孔径的尺寸、有限渡越时间及高斯光束干涉等多种因素对测量结果的影响。     

冲击压缩性的高精度测量技术

 详细介绍了在冲击压缩性测量中为提高冲击波速度测量精度，在减小样品尺寸测量的相对误差以及保证安装过程不破坏其原有加工精度的技术措施。还介绍了利用多路时间间隔测量仪记录冲击波传播时间时，如何减小传输误差以及利用探针的合理布局对冲击波阵面的倾斜和弯曲畸变进行修正的方法。此外，介绍了利用光纤技术同时获得冲击波速度和冲击温度信息的技术。采用上述技术措施后使弹丸速度的测量误差约为0.2%~0.4%，冲击波速度的测量误差约为~1%。     

基于时间融合的波形方式高精度超声测厚

在超声测厚过程中使用波形方式利用闸门进行测量,可以方便自由地选取测量对象,有利于 避开盲区测量;同时还可以设置闸门和峰值或边沿的测量方式,有利于减小测量误差。在测量中,特 征计算采用基于采样序列较基于显示序列精度要高,采样率越高,精度越好;在此基础上,加入多时 间序列的融合算法可以将有效采样率成倍提高,精度也得到相应的改善。     

光电经纬仪姿态测量精度分析及室内评价方法

为了实现光电经纬仪姿态测量精度的室内测试和评价,介绍了光电经纬仪姿态测量方法,依据蒙特卡罗方法对测量站的姿态测量误差源进行了分析,得出姿态测量精度的主要影响因素,进而提出了一种室内姿态测量精度检测方法。基于外场理论弹道、目标姿态以及测量站站址,通过逆姿态测量理论计算得到姿态测量原始数据,再将姿态测量原始数据输入姿态测量设备,通过比较理论目标姿态和姿态测量设备给出的目标姿态,得到姿态测量设备的姿态测量精度。依据该方法,对某型号姿态测量设备进行了姿态测量精度检测。通过实验可得到该姿态测量设备的姿态测量精度,即航向角测量误差不大于1.9°,俯仰角测量误差不大于0.4°。     

密立根油滴实验的不确定度分析

密立根油滴实验中,油滴携带电荷量越多,通常测量误差越大.从不确定度的计算出发,利用数值模拟,定量分析了如何在保证测量精度的情况下尽可能测量多个不同电荷量的油滴.我们的结果对于准确测量提供了理论依据.     

闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4, 对该探测器测量高能带电粒子的性能进行模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

激光干涉任意转角测量信号的获得及误差补偿技术

采用信号处理的方法对激光干涉测角系统的特性进行线性化处理,需要产生两路正交信号。采用空间互相垂直的两套干涉系统获得信号难免会使系统复杂、调整困难,因此提出了一种插值处理方法,可以利用测量得到的一路信号获得线性输出信号。输出信号的非线性误差较处理前大大减小了,但是无法满足高精度测量的要求。还提出了针对误差产生的原因进行的误差补偿技术。实验结果表明,提出的方法可以实现任意转角的高精度测量,光程差的测量误差小于±0 2μm,对应的转角测量误差为0 63″。     

超声波流速测量的多普勒频移提取方法研究

为了提高超声波多普勒法测量复杂流体流量的精度,针对流体的超声回波频率的复杂性,本文研究多普勒流速测量中的频偏提取方法。以傅里叶分析为理论基础,设计了硬件电路并获得代表回波平均频率的信号,然后以该信号作为输入,以数字鉴频法获得回波多普勒频移。基于该方法设计了一种超声多普勒流量测量系统,实验结果显示:油水混合流体流量的测量误差在3%以内,从而证实了此频偏提取方法的有效性。     

基于小波变换的多频静电力显微镜动态过程测量方法

静电力显微镜(electrostatic force microscopy,EFM)具有较高的灵敏度和空间分辨率,在新能源材料静电性质的测量中被广泛应用.时间分辨静电力显微镜技术主要用于材料的动态电学性质测量,该技术中常用的泵浦探测方法存在设备装置复杂、成本昂贵、测量存在不确定性等问题.本文采用直接时域测量方法,减小了测量的实现复杂度,通过应用多频激励或者激励悬臂高阶模态的方法实现了EFM多种参数同时测量和时间分辨率的提高,达到了微秒级的时间分辨率,并应用小波变换对测量得到的探针信号进行分析,实现了对材料动态电学性质的提取.通过应用该技术进行仿真实验,实现了对模拟样品电势衰减过程中的动态电势变化和模拟电池放电过程中的离子运动特征时间等性质的测量.     

北京谱仪Ⅲ飞行时间计数器系统刻度中的关联分析

利用电子对事例对北京谱仪Ⅲ飞行时间的测量误差, 以及不同测量之间的关联因子随击中位置的变化进行了仔细的研究. 加权的飞行时间由不同的测量值及其相关的误差矩阵计算而得. 蒙特卡罗研究表明. 为北京谱仪Ⅲ开发的关联分析算法 可以正确地处理包含公有误差项的多个实验测量结果的合并, 并且能够为粒子鉴别提供可靠的飞行时间信息.     

基于Mexican hat小波变换的三维轮廓术

为了提高小波变换轮廓术中小波的空域局部化能力, 提出了一种基于Mexican hat小波变换的条纹图处理方法.基于希尔伯特变换得到条纹对应的解析信号, 用Mexican hat小波计算解析信号的连续小波变换, 从小波变换的脊上提取相位信息, 恢复物体高度信息.模拟结果表明, Mexican hat小波变换法在相位快变或突变的区域有更高的相位提取精度, 测量误差可减小0.1～0.5 rad.以人脸石膏像为例, 进行了实验测量.实验结果表明, 在高度不连续或变化剧烈的区域, Mexican hat小波变换法较Morlet小波方法误差传播更小, 精度更高.