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。     

面对称高速飞行器横侧向耦合失控特性

针对面对称高速飞行器滚转-偏航通道间存在的运动耦合、典型气动耦合和控制耦合,建立了耦合动力学模型,推导了耦合模态的数学描述;提出了基于滚转偏航/稳定比和副翼滚转/偏航操纵比的耦合模态分析方法,分析了副翼操纵对偏航通道的耦合影响程度;针对控制耦合引起的非最小相位特性,提出了基于偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数以及方向舵产生偏航力矩导数的控制耦合偏离边界条件,根据偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数的相对位置关系,确定控制耦合偏离区域,并分析了副翼控制滚转时的耦合失控特性.最后对失控特性进行了仿真验证,结果表明了耦合特性分析方法的有效性.      

天文定位中倾角传感器的标定

为提高天文定位系统的定位精度,减小倾角传感器安装误差对系统水平测量精度的影响,对系统中倾角传感器的安装参数标定及校正进行了研究.首先,给出基于倾角传感器的天文定位系统工作原理,分析倾角传感器安装过程中存在的误差源.然后,提出一种通过对天文定位系统进行改造,利用系统自身完成倾角传感器安装参数标定的方法,并给出了倾角测量数据的校正算法.最后,建立三视场天文定位系统仿真测试平台,对标定方法的性能进行了分析和验证.实验结果表明:该倾角传感器安装参数标定方法的标定精度与倾角传感器自身测量精度保持一致,在全量程范围内校正后的倾角测量结果最大误差为4.315 5″,基本满足天文定位系统中高精度倾角测量要求.     

高升阻比模型天平校准安装角误差控制要求

文章针对高升阻比类模型气动力测量的要求,对天平校准安装角误差影响进行了初步分析,天平的单元校准中,主要有两个安装角对天平校准结果产生影响,这两个安装角分别为攻角和滚转角,研究结果表明:天平的不同分量和不同校准系数对安装角误差的要求是不尽相同的,力分量以及滚转力矩校准,安装角误差可以允许在度水平上;俯仰力矩和偏航力矩校准攻角误差只能在分量级上;法向力对轴向力干扰系数校准的攻角误差,以及法向力对侧向力干扰系数校准的滚转角误差均只能允许在十分之几分或百分之几分的水平上.单纯从校准来看,法向力对轴向力的干扰系数要求攻角误差控制,以及法向力对侧向力干扰系数要求的滚转角误差控制,均非常困难;结合风洞实验测量中高升阻比模型的载荷匹配情况,这个误差控制可以适当放宽,攻角误差可以放宽到分量级上,滚转角误差仍为十分之几分量级上,天平校准时采用常规的角度测量仪器进行测量和调整均非常困难,只有配置高精度的角度测量仪器,才能满足高升阻比模型气动力测量对天平校准角度误差控制的要求.      

角锥棱镜用于激光直线度测量的特性分析

对角锥棱镜用于激光直线度测量时可使测量精度提高一倍的光学特性进行了分析。分析了角锥棱镜的制造角差、面形误差和测量过程中角锥棱镜的偏摆、俯仰、滚转对直线度测量的影响。用实验验证了分析结果。分析结果为角锥棱镜用作激光直线度测量时的误差分析和误差补偿提供了理论依据。     

自由活塞斯特林发动机活塞位移测量

自由活塞斯特林发动机活塞往复振动位移对研究发动机特性具有重要意义,然而该类发动机活塞位于高压封闭腔体内且结构较为紧凑,其活塞往复振动位移难于直接进行测量。加速度传感器具有尺寸小、安装方便和工作稳定等特点,提出了采用加速度传感器测量活塞位移的方法。根据加速度传感器测量位移的原理,建立了一套加速度传感器测量自由活塞斯特林发动机活塞位移的标定试验系统,以位移传感器为基准测试并分析了不同活塞振幅和不同振动频率下加速度传感器测量位移的误差大小。实验结果表明,在活塞振幅小于8 mm,振动频率大于20 Hz条件下,加速度传感器测量位移的误差小于5%。因此加速度传感器可以用于测量自由活塞斯特林发动机的活塞往复运动位移。最后成功把加速度传感器测量的自由活塞斯特林发动机活塞振动位移用于发动机循环指示功的实验研究。     

滚转角误差的光学精密测量技术研究

提出了基于两点法的精密移动台滚转角测量新方法,可以将移动台滚转角误差与参考镜角形状误差分离开来.实验结果表明,滚转角误差的测量重复性精度可达0.05',这个值是由测量系统稳定性决定的.     

基于双LED光源积分球的硅探测器宽动态范围响应线性定标

介绍了一种硅探测器宽动态范围线性测量系统,系统以光通量叠加为基础,通过时间逻辑控制LED点亮、熄灭和采集数据,在2.2×10-6~0.57A的LED注入电流调节范围内,标定了硅探测器响应电流在3.92×10-11~10-2 A范围内近9个量级的线性。实验结果表明,硅探测器在9个量级的动态范围内测量时探测器非线性引入的误差可达0.23%,通过非线性修正因子对其测量值进行修正很有必要,并给出了非线性修正因子,其数值范围为1~1.0023。分析了测量结果的测量不确定度,列出影响系统测量精度的因素,并定量分析了LED光源的光谱漂移对系统测量精度的影响。给出了线性测量系统的相对合成不确定度,硅探测器响应电流范围分别为39.2pA~0.326nA、0.326~81.6nA、81.6nA~20.4μA、20.4μA~10.2 mA时的测量不确定度分别为0.269%、0.0116%、0.00536%和0.00320%。结果表明该系统可以用于高精度硅探测器的宽动态范围响应线性定标。     

双线阵CCD光学拼接与误差分析研究

基于线阵CCD的图像测量技术是当前工程应用中的一个重要领域,针对当前高精度大动态范围测量和标准线阵CCD测量范围及线阵CCD几何结构之间的矛盾,提出了一种高精度大范围的线阵CCD测量拼接方案。利用半反半透镜平面反射原理设计了双线阵CCD高精度拼接的光学拼接系统的光机结构原理,给出了重叠像元的标定原理,对其标定和拼接误差进行了分析。通过拼接系统的实验室长期实验结果表明:方案拼接简单,实用可靠,系统的整体拼接误差约为0.019mm,且拼接不存在漏缝现象,拼接精度满足高精度测量的要求。拼接方案对高精度、大动态范围CCD测量实际应用有一定的参考意义。     

全息凹面光栅单色仪杂散光的实验测定

本文讨论了全息凹面光栅单色仪杂散光的来源,提出了一种测定杂散光的新方案,采用光强递推、现场标定并结合光子计数技术解决了大量级范围内的线性标定.在光子计数器取样时间为1秒的情况下获得了10~(-12)量级的测量限.为了消除光源强度的波动产生的误差,提高实验的精确度,文章介绍了新的设计思想.最后给出了对本研究室研制的喇曼光谱仪单色系统的杂散光的测量结果.     

基于光学测量手段实时动态测量船体水平姿态

针对测量船传统实时水平测量方法精度较低（≥10.0″）的问题,引入了基于光学测量手段的动态实时船体水平姿态测量方法。采用＂光学编码精密测角＋惯性同步复示平台＋水平误差检测工具＂的设计模式,保证了跟踪的稳定性,提高了测量精度。实验结果表明：提出的方法可以提供比传统惯导系统更稳定、精度更高（纵摇5.37″,横摇3.60″）的船体水平姿态数据;可以作为一种普遍适用的运动载体精密水平测量监测手段,为运动载体实时提供高精度的水平基准信息,或用于运动载体惯导水平精度鉴定等。     

基于LabVIEW的电液伺服阀测试系统设计与实现

为了解决电液伺服阀测试中手动测试效率低下、误差率高的现状,开发了一种基于LabVIEW图形编程语言的自动测试系统;系统结合NI PCI-6232板卡,用LabVIEW软件实现了电液伺服阀的静态及动态特性的自动测试,系统具有数据采集、处理及实时显示、数据保存等功能;对空载流量特性、零位泄漏特性、压力特性等进行了实验测试,并对测试结果进行了分析,各测试数据在伺服阀允许的误差范围内;实验结果表明测试系统运行良好、数据采集及处理可靠有效。     

灰色马尔科夫的工件尺寸非接触测量补偿预测

为了解决非接触式的工件尺寸测量误差预测问题,提出了基于灰色马尔科夫理论体系的预测模型,对三维重构法测量后的测量误差进行预测。通过测试样本获得测量误差的变化关系,从而得到经过灰色和马尔科夫预测后的预测样本,最后对预测样本和检验样本作比较分析。实验结果表明,随着测量次数的增多,测量误差有稍微增大的趋势,而且波动情况与检验样本相似,相似度约为3.3%。通过灰色马尔科夫的非接触工件尺寸测量误差的补偿预测,能有效提高三维重构法的测量精度,为后续的偏移补偿控制器提供准确的输入参量。     

FTIR同时测定多组分室内有机污染气体的方法研究

随着环保意识的增强,室内空气污染问题越来越引起人们的重视,尤其是挥发性有机化合物(VOCs)的污染。急需建立室内有机污染气体的多组分同时快速检测方法。文章采用红外光谱技术与化学计量学方法相结合,建立了同时测定室内主要有机污染气体苯、甲苯、二甲苯的分析方法。选择红外光谱中3 000～2 600 cm-1,1 100～600 cm-1两个谱段建立分析校正模型,对气体样品中苯、甲苯、二甲苯3种组分的计算浓度与标准浓度之间的复相关系数(r2)分别为0.970,0.955和0.946,校正集的均方根偏差(RMSEC)分别为0.074 2,0.081 9,0.087 7,预测集的均方根偏差(RMSEP)分别为0.132,0.134和0.033 3。 对未知样品的预测结果在误差允许范围内,用该方法同时测定多组分室内有机污染气体是可行的。采用偏最小二乘(PLS)算法所得分析校正模型的各性能指标略优于主成分回归(PCR)算法。     

一种球面透镜波前畸变的绝对检测方法

球面透镜的透射波前畸变是影响激光驱动器光束质量的重要参数。采用移相干涉仪检测球面透镜波前畸变时,测量结果的精度受限于标准球面镜头和后置平面反射镜的精度。然而,现有的绝对检测技术仅适用于反射元件。为了满足球面透镜波前畸变的高精度检测需求,提出了一种适用于球面透镜透射波前的绝对检测方法:三位置 平移相减法。详细介绍了三位置 平移相减法的原理,对其进行了模拟仿真和实验验证。仿真结果显示:三位置 平移相减法的仿真误差为10 nm~13 nm,达到高精度测量的理论要求;实验结果表明:三位置 平移相减法可以有效地减小前标准球面镜头和后置平面反射镜对测量结果的影响,该方法对球面透镜的加工和装调具有很好的指导意义。     

灰色极限学习机在滚动轴承故障预测中的应用

针对较强噪声环境下的滚动轴承故障预测问题,为提高轴承故障预测的精度,提出并研究了一种新的滚动轴承预测技术。采用将灰色模型和极限学习机（ELM）相结合的方法,针对轴承运行状态值的非线性特点,先将样本数据进行灰色处理,解决数据的随机性和波动性问题,然后代入学习速度快,泛化精度高的ELM神经网络进行训练。在训练完毕后,对未来的轴承运行状态数据进行分析,将其与轴承设备的理论诊断标准相比较以达到故障预测的目的。     

Test of the isotropy of the speed of light using a continuously rotating optical resonator

We report on a test of Lorentz invariance performed by comparing the resonance frequencies of one stationary optical resonator and one continuously rotating on a precision air bearing turntable. Special attention is paid to the control of rotation induced systematic effects. Within the photon sector of the standard model extension, we obtain improved limits on combinations of 8 parameters at a level of a few parts in 10(-16). For the previously least well known parameter we find [EQUATION: SEE TEXT]. Within the Robertson-Mansouri-Sexl test theory, our measurement restricts the isotropy violation parameter [EQUATION: SEE TEXT]. corresponding to an eightfold improvement with respect to previous nonrotating measurements.     

Matching pursuit of an adaptive impulse dictionary for bearing fault diagnosis

The sparse decomposition based on matching pursuit is an adaptive sparse expression of the signals. An adaptive matching pursuit algorithm that uses an impulse dictionary is introduced in this article for rolling bearing vibration signal processing and fault diagnosis. First, a new dictionary model is established according to the characteristics and mechanism of rolling bearing faults. The new model incorporates the rotational speed of the bearing, the dimensions of the bearing and the bearing fault status, among other parameters. The model can simulate the impulse experienced by the bearing at different bearing fault levels. A simulation experiment suggests that a new impulse dictionary used in a matching pursuit algorithm combined with a genetic algorithm has a more accurate effect on bearing fault diagnosis than using a traditional impulse dictionary. However, those two methods have some weak points, namely, poor stability, rapidity and controllability. Each key parameter in the dictionary model and its influence on the analysis results are systematically studied, and the impulse location is determined as the primary model parameter. The adaptive impulse dictionary is established by changing characteristic parameters progressively. The dictionary built by this method has a lower redundancy and a higher relevance between each dictionary atom and the analyzed vibration signal. The matching pursuit algorithm of an adaptive impulse dictionary is adopted to analyze the simulated signals. The results indicate that the characteristic fault components could be accurately extracted from the noisy simulation fault signals by this algorithm, and the result exhibited a higher efficiency in addition to an improved stability, rapidity and controllability when compared with a matching pursuit approach that was based on a genetic algorithm. We experimentally analyze the early-stage fault signals and composite fault signals of the bearing. The results further demonstrate the effectiveness and superiority of the matching pursuit algorithm that uses the adaptive impulse dictionary. Finally, this algorithm is applied to the analysis of engineering data, and good results are achieved.     

某型飞艇平台微波测试环境研究

针对微波试验用某型飞艇升空平台开展试验环境测试研究,给出了中等气象条件下的测试结果。指出定姿飞控模式下的艇体方位角稳定性优于压航迹模式,两种飞控模式下艇体俯仰角和滚转角稳定性相近; 统计分析指出配试用艇载二轴天线稳定平台可有效隔离飞行中艇体三姿±10°以上的晃动,将接收天线主轴稳定指向辐射源,天线主轴方位、俯仰角控制精度优于±1°。研究了相对辐射源20~40 km,迎头、横向两种航线下,艇载4.5°波束宽度天线接收信号的幅度,统计分析指出迎头飞行时天线增益损失小于1 dB,信号稳定性优于±1 dB,横向飞行时天线增益损失约2.3 dB,信号稳定性约±3 dB。研究给出了飞行条件下艇体散射环境和地面散射环境对艇载天线接收信号幅度的影响。     

基于扫频采样的飞秒激光大尺寸测距方法研究

作为一种高精度测量工具,飞秒激光具有优于传统激光技术的特性,已被广泛应用于工业生产、航空航天、科学研究等领域。扫频采样法在很大程度上改善了机械振动、扫描速度过慢等问题,对飞秒激光的绝对测距性能提升有着重要的意义。基于扫频采样原理,提出了一种利用飞秒激光的大尺寸距离测量方法,并对该技术的测量原理、干涉光谱和解调算法等方面进行了研究。首先,根据飞秒激光的锁模生成原理和压电陶瓷的压电效应,介绍了飞秒激光器连续扫描重复频率的方法。在此基础上,结合传统的光学采样法原理,解释了扫频采样法的测距原理,推导并讨论了光纤延迟线的长度对扫描距离的影响。然后,搭建了基于扫频采样的飞秒激光测距系统,在线性导轨上进行了远距离的测量实验,同时设计了基于迈克尔逊干涉原理的He-Ne激光参考光路。根据实验环境修正了空气群折射率,分析了测量距离对光谱条纹峰值和宽度的影响,测量了不同目标位置处的激光扫描距离。在50.4 m的测量范围内,扫描距离从0.56 mm增加到1.12 mm,充分验证了光纤延迟线对提升大尺寸测距能力的重要性。周期性的频率扫描可产生互相关条纹,通过对测量光谱条纹进行希尔伯特变换处理,解算出实时的频率变化量和采样倍乘系数,从而获取被测的距离信息。此外,为了减小系统的时间延迟误差,提高测量的准确性,采用差分原理对算法进行了改进。在希尔伯特算法基础上,分别对频率和距离进行差分处理,解算距离信息。实验结果表明,经过对比,采用基于距离差分的改进算法处理数据,性能结果较好。算法改进后,系统在50 m范围内的测量精度从11 μm提高到4 μm,相对精度从2.2×10-9提高到8×10-8,测距准确性明显提高。通过分析重复性测量数据,并与增量式激光干涉仪结果比对,测量误差的标准差从10 μm提高到2 μm,最大相对稳定性从2×10-9提高到4×10-8,测距稳定性明显提高。因此,该方法有较为优秀的大尺寸测距能力,具有同时实现高精度、大尺寸、快速绝对测距的潜力,在未来的精密光谱测量领域有着很大的前景。