2m比长仪纳米级高精度刻线自动瞄准系统

阐述了2m比长仪刻线瞄准系统的组成,对其光电显微刻线成像的原理及刻线图像信号进行了分析,根据其刻线信号的特点,研究了其高精度的刻线信号自动处理系统,该系统基于FPGA现场可编程电路技术,实现刻线信号的自动门控触发、自动滤除虚假刻线信号,配合计算机信号自动处理软件可以实现刻线测量的高精度自动瞄准.最后对2m比长仪的瞄准精度进行了测试实验,实验结果表明,测量金属标准线纹尺时,2m比长仪单次测量刻线瞄准精度优于10nm(1σ).     

用于纳米级三维表面形貌及微小尺寸测量的原子力显微镜

SPM是在纳米尺度上进行测量的重要的测量仪器之一,随着SPM进入工业测量领域,SPM的校准、量值溯源和测量不确定度分析已经成为SPM能够作为计量仪器使用的关键所在.文章论述了一种计量型原子力显微镜的构成、校准以及在国际比对中的应用.     

2m比长仪测量滑板运动控制系统的实现

分析了2 m激光干涉比长仪测量滑板运动控制系统的实现方法.设计了气液联动控制机构,以气压为动力,利用气液转换器把气压转换为液压来推动活塞杆控制测量滑板的运行速度和方向,将气压控制的响应快与液压控制的速度稳定性高的特点结合起来,并结合电气系统的控制灵活性,构成了电-气-液的多级控制结构.利用多个液压回路管路直径长度的变化控制测量滑板移动的无级调速,实现了测量滑板运动方向、速度、位置的精确控制,测量速度为2μm/s～10 mm/s.系统充分发挥了电、气、液的控制优点,速度/位置控制精度高、运动平稳、可靠性好.     

包含谐波的交流功率量值传递方法的研究

描述一种由作者提出的交流功率量值传递方法 ,它直接传递交流功率 ,同时传递交流电流和交流电压 (含有一定波形失真或特定波形的交流功率和交流电流、电压有效值 )。本方法适用于各级电能计量标准 (总不确定度为 0 0 1%～ 0 1% )的交流功率和交流电流、电压的量值传递 (量程扩展 ) ,特别适用于特定波形 (如IEC 10 36标准中规定的几种典型的波形 )下传递交流功率     

基于图像测量的微刻线尺高精度检测

在高精度激光二坐标标准装置上实现了线宽2μm、最小线间距10μm的微刻线尺的高精度检测.采用高精度差动式激光干涉测长系统作为测长基准,高倍光学镜和高分辨力CCD组合作为精密光学瞄准定位反馈,设计了采样窗自动识别算法实现了条纹图像的自动识别瞄准,提出了采样窗内双向逐行扫描及3σ准则剔除离群点的边缘提取算法,提高了边缘检测精度.微刻线尺线间距的测量不确定度优于0.3μm,k=2,测量的重复性标准差优于20nm.     

一种不确定度的卷积评定方法

在不确定度的评定过程中,对于形如Y=X1+X2+…+Xn的被测量模型,被测量的概率密度函数是各相互独立的概率密度函数的卷积.本文提出使用卷积的方法可清楚、直观、准确地表达不确定度评定中被测量的分布,并用程序实现了该方法.实验结果表明,与GUM方法相比较,能提高测量不确定度评定者对不确定度的理解水平.     

金属镀层膜厚量值溯源方法的研究

对金属镀层膜厚的不同测量方法进行了比较分析,提出通过设计台阶镀层和测量台阶高度的方法,实现镀层量值的直接溯源,并与X荧光分析测量法进行大量的比对测量试验,验证台阶镀层测量方法的正确性.     

提高环境参量法测量空气折射率精度的研究

介绍了应用Edlén经验公式的环境参量法测量空气折射率,分析和总结了提高其测量精度的措施,如公式的合理选用、环境参量测量传感仪表的选用等.从软硬件两个方面描述了实际折射率测量系统的构成,分析结果表明其测量标准不确定度达1.03 × 10-8,可以满足高精度激光干涉测长的要求.     

2m比长仪纳米级精度线间距测量系统的研究

介绍了2 m比长仪系统的组成,对其采用光电显微镜动态瞄准刻线和激光干涉测长原理进行了分析,研究了提高刻线瞄准精度和激光干涉测长精度的方法及利用现代电子技术实现刻线信号和干涉信号自动同步快速处理方法。自动信号处理系统基于FPGA现场可编程电路技术和计算机技术。通过对金属线纹尺测量的实验表明,依据JJG 331—1994激光干涉比长仪检定规程进行实验,2 m比长仪单次最佳刻线瞄准精度优于10 nm(1σ),对其测量的不确定度分析表明,对于测量高质量的高等别线纹尺,其测量不确定度U=（20+40 L）nm（k=2）。     

2m比长仪动态校准位移传感器的研究

介绍了2m比长仪的改造及其功能的拓展,用其校准大量程位移传感器的方法.以校准激光三角法位移传感器为例,采用动态校准方法实现可外触发位移传感器的校准.对德国米依公司optoNCDT1700激光位移传感器进行了校准实验,在比长仪滑板运动速度为1mm/s情况下进行了动态测量,实验验证了传感器的全量程线性度小于0.08%FSO.