矩形点阵法测量激光测距机瞄准轴与接收轴一致性

针对激光测距机瞄准轴与接收轴一致性的测量，提出了一种新的方法——矩形点阵法，并通过大量的实验验证了此方法的可行性。通过对结果的计算和误差分析，确定了此方法能够使激光测距机的发射次数在50次以内，测量精度达到10″以内。为激光测距机瞄准轴与发射轴平行性的自动测量提供了一种途径。     

高折射率玻璃微珠折射率的测量

用激光作为测量光源,利用激光经玻璃微珠一次或多次内部反射后出射,形成最小偏转角的原理,对高折射率玻璃微珠折射率的测量进行了理论分析和实验测试.比较了不同内反射次数对测量精度的影响.该测量方法尤其适用于已在微珠列阵逆向反光膜上大量使用的、折射率位于1.8～2.4之间的高折射率玻璃微珠折射率的测量,较传统方法具有简便、快捷和安全的特点.经分析和对不同类型微珠样品的实测比较,获得了测量精度优于1%的结果.     

基于双向反射分布函数模型的结构光投影自适应调制方法

金属结构件的三维形状测量是评定金属构件加工质量的基础,基于结构光的三维重建方案受到金属构件中的高亮反射影响,存在着信噪比下降,甚至数据缺失的问题。针对金属构件检测中的高光问题,提出了一种自适应的条纹投影测量方案,并将其应用到金属表面的形状尺度测量中。采用了结合阈值化方法和色彩空间变换的方法检测图片高光区域,使用基于极线约束的投影-相机双视图搜索方法获取相机投影仪之间的变换关系,提出了基于双向反射分布函数(BRDF)光学成像模型的条纹调制参数生成方案,实现了投影条纹的像素级调制。实验结果表明,所提方案在减少投影次数提高测量效率的同时,高光区域测量结果的无效区域补偿率达51.3%,测量精度提升77.4%。     

镜面对称法绝对测量中的误差补偿方法

提出了一种对镜面对称法绝对测量中的原理性误差进行补偿的方法。镜面对称法绝对测量中,需要旋转其中一块平板,由于旋转次数的有限性,重构的三板波前均存在缺失cNθ项的原理性误差。通过增加一次不同角度的旋转,根据Zernike多项式在极坐标系中形式的旋转不变性,对旋转前后的波前差值求解多项式系数方程,获得了cNθ项的多项式系数,进而对原理性误差进行了补偿。由于cNθ项包含无穷多项,根据精度的需要和计算开销决定补偿的项数。模拟实验证明了该补偿方法的有效性。     

对用贝塞尔公式评定不确定度的思考

用实例证明了在测量次数小于10时,要得到与无限次测量相同的置信概率,则必须在前乘以因子t;对于少数物理实验书中没有提到测量次数与t因子的关系问题,忽视了贝塞尔公式成立的条件,这是错误的。     

用“渐进法”测量单摆的周期

利用测定单摆振动周期T_0求重力加速变g是一个基本的实验。一般常测量几十乃至几百个周期的时间间隔,再除以振动次数n,即可得到较精确的周期值。但实验者在累计振动次数时常因疲劳而数错振动次数,于是产生较大的误差。采用“渐进法”则可以数较少的振动次数来获得较高精度的周期值。其原理是:先测定n_1个周期的时间间隔t_1,一般取n_1值较小(如n_1=30),由此     

卡塞格林系统装调过程中高精度测角方法

为了能够准确测量同轴三反相机中次镜的倾斜量变化,提出一种新的角度测量方法,即用大口径干涉仪与经纬仪相结合进行测量。以主镜为测量基准,两镜相对倾角较小时,使用大口径干涉仪同时测量两镜的干涉条纹,相对倾斜角度过大时次镜无干涉条纹,加入一台经纬仪分别自准直于干涉仪和次镜,间接测量两镜相对夹角。通过模拟计算与实验验证表明,对于次镜组件倾角测量误差可以控制在0.5″以内。结果表明,该检测方法具有通用性强,测量精度高等特点,克服了传统检测方法测量精度不足的问题。     

位相差值法测量大气湍流格林伍德频率

为了利用位相差值法实现大气湍流格林伍德频率的准确测量, 研究了位相差值法的有效性、哈特曼探测器采样点数和采样频率的选取方法。首先给出了位相差值法的基本原理和测量噪声去除方法, 然后分析了哈特曼探测器采样点数和格林伍德频率的统计平均次数对测量精度的影响, 结果显示, 当采样点数大于400、统计平均次数大于400时, 可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。研究了测量噪声的影响, 结果表明:去除噪声后, 测量值的偏离误差从30%降低到0.6%。研究了算法的重复性精度, 得到测量值偏离量的RMS值为1.9 Hz, 占理论值的3%, 说明测量方法非常稳定。依据上述结果, 对8~108 Hz的湍流进行测量和分析, 结果显示, 当不考虑空气扰动时, 测量值与理论值基本一致。最后, 研究了哈特曼探测器采样频率和格林伍德频率之间的关系:哈特曼探测器的采样频率越高, 能够准确测量的格林伍德频率也越高, 并得到了定量的经验公式。上述结果表明, 在满足采样点数、采样频率以及统计平均次数等条件下, 位相差值法可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。该研究工作为大气湍流的格林伍德频率测量提供了应用依据。     

用毛细管焦点法精确测量微量液体的折射率

介绍了用毛细管焦点法精确测最微量液体折射率的一种新技术.该技术基于共轴球面光学系统的成像原理,用LED(λ=580 nm,FWHM为32nm)为测量光源,用CCD为像接收装置.一次测量样品需要量小于0.002 mL.待测样品封闭在毛细管内测量,有利于对毒性、挥发性和吸湿性强的液体介质折射率的测量.用此技术对纯水、乙醇、乙二醇和丙三醇样品的折射率做了测量,测量精度分别为0.0001,0.0002,0.0003和0.0003.论文在分析实验装置的测量灵敏度和成像景深基础上,提出了进一步提高测最精度的方法.     

无接触式索网张力测量方法

为了准确获取天线反射器上柔性索网结构的张力,提出了一种无接触式索网结构张力测量方法。该方法借助摄影测量仪一次即可测出所有绳索的位移变化量,再根据绳索载荷位移关系计算出全部绳索张力。理论分析表明：当摄影测量精度一定时,张力测量精度随绳长增加而提高;张力测量精度与载荷大小相关,随着载荷提高,绳子钢化,此时测量精度即对应绳子的刚度。通过简单验证试验表明该方法具有测量效率高、准确性高等特点,可用于测量索网系统的张力。     

热强度试验中热电偶调理模块的设计与应用

热强度试验现场环境复杂,会对热电偶、热流等微弱电压信号产生较大电磁干扰,影响测量精度甚至控制信号精度。本文描述了热电偶调理模块的设计,对小信号进行隔离放大,有效抑制热强度试验存在的干扰,提高了系统的精度。     

从二项式分布推出高斯分布

在实验中,对一个物理量在同一条件下进行测量次数很多时,测量值或随机误差通常遵守高斯分布。为简化引入该分布的手续,本文从二项式分布出发推出高斯分布。一、回顾二项式分布对一个随机事件,在同一条件下进行N次独立的试验,若以试验结果事件A发生的概率为P,A不发生的概率为(1-P),     

测量爆炸火焰真温的多光谱温度计的研制——现场实验与测量精度分析

研制了可用于大型爆炸现场的、 测量爆炸火焰真温的多光谱温度计(量程为800~3 500 ℃,波长范围为0.6~1.1 μm)。测量原理进一步改进,加入亮温逼近法解决了二次测量法初值选取困难的问题,并应用此高温计在空旷场地对3 kg TNT炸药爆炸的全过程进行测量。通过实验结果的分析可知,此高温计可以测量爆炸火焰真温变化全过程,对波阵面瞬时温度与燃烧火球温度的测量均具有很好的效果。同时,分析了影响此高温计测量精度的各个因素,得出目前制约多光谱高温计测量精度提高的主要因素仍然为真温算法及标定方法的误差,这为今后研制高精度高温计明确了方向。     

基于平行平板的折射率高精度非接触测量

常用的测量折射率的方法如偏向角法、自准直法、临界角法、 V棱镜法等,这些方法通常需特制三棱镜与待测件。待测样品不一致且过程复杂,测试定标周期长,难于自动化。为了保证待测材料的完整及实现自动化测量,进行了基于平行平板的折射率非接触测量的尝试。运用该方法进行折射率的测量,不需特制三棱镜并且待测件与待测样品一致。分析表明,通过选择合适的测量角度,该方法旋转角度精度为a=0.003（即10）,导轨精度为L=0.000 8 mm,平行平板厚度测量精度为d=0.001 mm。     

基于平移差分的微结构线宽显微测量方法

从显微成像测量线宽的理论模型出发,分析了限制测量精度的边缘定位误差因素,基于阶跃边缘衍射光强微分的灵敏探测原理,提出一种平移差分的微结构线宽显微测量方法,即使用压电陶瓷微位移平台微量移动待测微结构沟槽,两步平移并采集三幅对沟槽清晰成像的显微图像,显微图像依次相减得到两幅差分图,将线宽测量转为差分脉冲距离测量,利用差分脉冲在阶跃边缘附近梯度变化灵敏度高的特点,突破衍射极限,提高线宽测量精度;再用纳米精度压电陶瓷位移台标定与显微成像系统有关的倍率测量常数,以压电陶瓷位移台的高精度保证测量结果的准确性。以可溯源计量部门、线宽为30.00μm的标准沟槽样板作为待测样品,10次测量得到线宽测量平均值30.03μm,标准差0.005μm,并对本方法进行了不确定度分析,最终得到合成不确定度为0.37%(k=1)。     

影响条纹图形拼接法测量精度的主要误差因素

通过对计算机模拟和实验结果的分析表明，影响条纹图形拼接法测量精度的主要因素是子孔径面形测量精度，重叠区的大小，面形拟合阶次和拼接模式等。     

实时测量飞秒激光脉冲的二次谐波相关技术研究

本文介绍了一种具有飞秒分辨率实时监测激光脉宽的二次谐波自相关技术。该技术既可进行强度自相关测量,又可进行自标定的干涉自相关测量。干涉自相关测量精度达1fs,强度自相关测量相对误差为3.6%。     

光栅卡卷尺测长技术

本文在光栅卡尺技术和力矩电机技术的基础上，把卡尺量程扩大到２０ｍ作成卡卷尺。利用力矩电机作为卡卷尺的卷紧机构和利用力矩电机作为保证光栅编码器标尺光栅平直度的施力元件，在此基础上，发展了光栅卡卷尺测长技术。基于莫尔条纹技术的光栅卡尺测长技术与其它现有长度测量技术相比成本较低、性能可靠，其测量精度可达０．０５ｍｍ甚至更高。为克服实际应用中卡卷尺的平直度对测量精度的影响，在系统设计中使力矩电机工作在堵转状态作为保证光栅卡卷尺标尺光栅平直的施力元件，并设计了线性调节的力距电机电源。对系统的检测表明，在２０ｍ测程内测量精度为０．１ｍｍ。     

基于正弦波磁光调制的方位失调角精确测量方法

针对传统基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统存在测量精度不高的问题,提出了一种新的系统方位失调角测量模型以提高系统测量精度。通过分析传统的基于正弦波磁光调制的方位失调角测量原理发现,由于采用省略高阶项的贝塞尔函数展开式表示磁光调制后的信号,引入了信号截断误差和方法误差,影响了系统测量精度。在分析基础上推导建立了一种基于纯三角函数表示的无理论误差的方位失调角测量新模型并进行了仿真。仿真结果表明,利用推导建立的失调角测量新模型,系统测量精度明显高于传统方法,这对重新理解基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统原理、提高系统测量精度具有一定的参考意义。     

上海光源准直测量方案设计

 上海光源在准直测量方案设计中面临的最大挑战来自于松软地基及高精度的定位要求。上海光源的准直过程分为控制网测量、元件标定、预安装准直、现场安装及平滑测量5个关键步骤。采用激光跟踪仪和静力水准系统等测量手段，将控制网精度设计为0.08 mm，其余步骤精度达到0.05 mm，以保证相邻共架机构的准直精度达到0.12 mm，优于0.15 mm的设计指标。方案在注重精度指标的同时，还兼顾了可靠性、测量效率、费用及实时监测的可能性。