主轴回转误差分析仪校准方法北大核心CSCD

针对超精密机床主轴回转误差分析仪校准难的问题,分析了主轴回转误差分析仪的系统组成及测量原理,提出了一种基于示值误差、线性度、重复性等主要计量特性的校准方法;搭建了一种专用的校准装置,该装置采用纳米微动台进行位移驱动,采用高精度激光干涉仪作为计量标准,测量线符合阿贝原则,能够在普通实验环境条件下实现:位移范围±1mm内最佳测量能力优于10 nm,10 min内示值稳定性优于2 nm;进行了主轴回转误差分析仪校准试验,给出了不确定度评定方法。该校准方法及装置能够满足主轴回转误差分析仪以及各种纳米级位移传感器及仪器的溯源需要。     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

高精度位移传感器测量

利用高精度的F-P激光干涉仪,研制了一套用于高精度位移传感器的校准装置,可以校准示值误差为十几个纳米到几十个纳米的高精度位移传感器.测量原理是利用F-P激光干涉仪的灵敏度高、测量精度高等特点,将干涉仪和被测传感器同时测量放置在精密位移工作台上,通过比较激光干涉仪移动镜的位移量和被测传感器的位移量间的差异,得出被测传感器的线性,整个测量过程完全由计算机控制.该系统测量范围为0～25mm,测量不确定度为6 nm+l/2 nm(k=1).     

功率敏感器自动校准系统及其测量不确定度分析

基于微波功率测试方法研究,建立了一种基于GPIB接口电脑全自动控制测量的功率敏感器自动校准系统,阐述了系统的组成、工作原理及相对于传统校准方法的优点,分析了该系统测量不确定度的数学计算模型和主要不确定度分量的来源,并结合实际给出了测量不确定度的评定过程.     

二维纳米位移台测量系统的搭建和实验研究

研制了压电陶瓷(PZT)驱动叠加柔性铰链运动机构的二维纳米位移台。介绍了位移系统的结构并分析了位移系统的工作位移刚度,理论和仿真结果误差在6.3%以内。根据线性干涉仪原理构建了一套激光干涉测量系统,阐述了测量系统的布局及位移测试原理并测量纳米位移台行程及定位准确性。实验结果表明:位移台在100μm行程内,x轴和y轴的测试位移为99.6μm和97.7μm。同时分析了测试系统的误差来源并评估测量系统的不确定度,得到该测量系统x轴和y轴的合成标准不确定分别为10.04 nm和13.93 nm。     

拉线位移传感器校准方式研究

根据拉线位移传感器的基本原理和JJF 1305-2011《线位移传感器校准规范》,本文研制了基于双频激光干涉仪的专用校准装置,提出了相应的校准方法,实现了此类传感器的量值溯源,并对其示值误差进行了相应的测量不确定度评定.研究结果表明,该校准装置操作简单、精度高、稳定性好,能满足常见拉线位移传感器量值溯源的需求.     

位移传感器校验装置的研制

为解决大量程位移传感器检定过程中,传统人工手动检定法操作复杂、耗时长、测量准确度低的问题,研制了大量程位移传感器自动校验装置。详细介绍了该装置的硬件组成和软件设计,并阐述其创新特色。利用该装置对LVDT位移传感器进行校准,并对其测量不确定度进行评定。试验证明,该位移传感器校验装置测量准确度高、运行稳定性好,可有效提高检定效率,能够替代人工对位移传感器进行自动化检定,具有重要技术借鉴意义。     

线位移传感器校准的一种新装置

在飞机系统综合试验中,线位移传感器的静态特性对保证试验数据的准确性、可靠性起着至关重要的作用.为此,我们研制了一种线位移传感器静态校准装置.本文主要叙述线位移传感器静态校准装置软、硬件组成及工作原理,并对其进行了测量不确定度分析.实践证明,该装置设计科学、合理,能够完全满足校准需求.     

基于精密测长仪的线位移传感器校准技术研究

介绍了一种基于精密测长仪的线位移传感器校准装置。针对工作任务的要求,结合技术基础所计量中心实验室的设备资源对开展校准工作的可行性进行了分析。搭建了基于精密测长仪的线位移传感器误差校准装置并建立了相应校准方法。最后通过对误差结果的测量不确定度分析验证了整个校准方案的可行性。     

灭菌验证系统的测量不确定度分析

介绍了RC-T200灭菌验证系统的组成和计量特性,分析了RC-T200灭菌验证系统在校准过程中的测量不确定度来源。对温度偏差校准结果的不确定度、温度均匀度校准结果的不确定度、温度波动度校准结果的不确定度进行了评定。     

大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准的实验研究

搭建了基于激光干涉仪测量原理的三轴微位移测量系统,对大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准进行实验研究。介绍了双频激光干涉仪测量系统的构成;编写了纳米位移台的控制程序和激光干涉仪数据采集程序;阐述了位移台的非线性校准方法,并通过实验对比了多项式三阶拟合和三阶分段拟合的差别,验证了校准方法的准确性。实验表明:使用三阶分段拟合的校准方法效果更好,校准前,x轴的最大非线性误差为4.052μm,y轴的最大非线性误差为2.927μm;校准后,x轴的最大非线性误差为15nm,y轴的最大非线性误差为17nm,仅为原始非线性误差的1%。     

高精度衍射光栅干涉仪的研制

提出了一种新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合正交信号的解相位细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.由于光栅干涉测量系统以光栅栅距作为测量基准,相对于传统干涉仪,光栅尺系统受环境因素造成的测量误差影响较小.通过实验校正,得到不同行程范围内光栅干涉测量系统的纳米级重复性误差,新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统适合于较长行程的高精度位移测量.     

激光干涉仪在纳米测量中的典型应用

激光干涉仪具有测量分辨力高、测量结果可溯源等优点,在纳米测量中的应用日益广泛。介绍纳米测量机和低膨胀材料线膨胀系数测量装置中应用的迈克尔逊型激光干涉仪以及在高准确度位移测量装置中应用的法布里-珀罗型激光干涉仪,并结合这些实例对激光干涉仪光学系统设计、测量环境控制、迈克尔逊干涉仪非线性误差补偿以及法布里-珀罗干涉仪量程扩展等方面的关键问题进行分析和总结。所述原则和方法对实现纳米级测量准确度具有重要意义,可为高准确度激光干涉仪的研制及其在纳米测量中的更广泛应用提供技术参考。     

Nanometer measurement with a dual fabry-perot interferometer

On the basis of analyzing sinusoidal phase-modulating Fabry-Perot interferometry, a method, believed to be novel, is proposed for achieving nanometer measurement accuracy by measuring the time interval between equal amplitudes of the two elementary frequency signals of the transmitted intensities of a dual Fabry-Perot interferometer. A nanometer measurement system based on the method was designed and tested. The experimental results show that the displacement resolution of the system is 0.32 nm at a 1-kHz modulating signal.     

一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法

介绍了一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法,为了克服通常的法布里-珀罗干涉仪在位移测量范围方面的局限,采用两束可调激光分别对法布里-珀罗腔的两个相邻谐振峰的光频率进行追踪测量,能够得到任意时刻法布里-珀罗腔的长度,从而实现对测量镜位移的测量,测量范围可以达到毫米量级。对影响测量精度的主要因素进行了简要分析,结果表明采用本方法能够实现纳米级精度位移测量。     

2 m激光干涉测长基准装置

阐述了2 m激光干涉测长基准装置工作原理及系统组成,以线间距测量功能为基础,研究了接触式和非接触式的几何测长对准方法,实现了其测长功能拓展应用。介绍了实现纳米精度测长的技术措施。对称布局的双光电显微镜同步扫描测量接长的方式实现2 m刻线间距测量,信号处理系统具有标准间距位置脉冲发生功能,可以实现位移传感器动态触发校准和其它应用。对于高质量的线纹尺,2 m激光干涉测长基准装置单次测量刻线间距的最佳瞄准精度优于10 nm(1σ),1 m测量范围内的线纹测量不确定度U=（20+40 L） nm （k=2）。     

用于微位移测量的迈克尔逊激光干涉仪综述

迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段.以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉技术进行了分类介绍,主要讨论了微位移测量中实现高精度和高分辨率的干涉测量技术,最后展望了激光干涉法测量...     

Development of a line-scan CCD-based fringe tracker for optical interferometry

Traditional high-precision optical techniques, such as interferometry, are in ever-greater demand for noncontrolled environments. This is the case for the UPC-ZEBRA, a large-aperture interferometer that was built to measure vertical discontinuities (i.e., piston errors) in segmented mirrors. The large mechanical systems used to drive the interferometer to the different measurement positions generate perturbations that are highly incompatible with the expected piston measurements on the nanometer scale. We introduce a new system based on a line-scan CCD to track interference fringes. The error signal obtained from this fringe tracker has been used in a closed-loop control system to actively stabilize the interferometer. The perturbation has been attenuated by a factor of 1/200.     

Primary calibration of ultrasonic hydrophone using optical interferometry

A primary calibration method for ultrasonic hydrophones which uses a Michelson interferometer to determine the particle displacement in an ultrasonic field is discussed. The acoustic pressure is derived from this measurement and used to determine the free-field sensitivity of a hydrophone in the frequency range 0.5-15 MHz. The random uncertainty of the method is typically 1%, whereas the systematic uncertainty varies from 2.3 to 6.6% over the frequency range. To obtain this accuracy, the performance of the system has been carefully examined and appropriate correction factors derived. The greatest difficulty in the method lies in determining the frequency response of the optical detection system, and two different approaches have been used to measure this response. Several acoustical effects have also been studied and the calibration procedure modified to take account of them. The calibration results are in agreement with those of other methods and with the theoretically predicted frequency response of a hydrophone. The method has been used to determine the temporal stability of a hydrophone over a period of two years.