无创血糖检测光声信号的特征提取

针对有创血糖监测会带来二次感染的风险而提出的无创血糖检测方法,该方法的信号特征在复杂环境下不易提取。为了更方便地提取出光声信号,提出了一种基于Laplace小波变换提取光声信号的方法。结合光声原理、压电陶瓷等效电路模型,提取光声信号的基本特征信号,采用该基本特征信号作为Laplace小波基,在实际制作的光声检测系统,对100mg/dL~400mg/dL四组不同浓度的葡萄糖溶液的实际信号分析,经提取后的光声信号与葡萄糖浓度有显著线性特征。     

基于变速扫描技术的大尺寸台阶测量

为了提高大尺寸台阶结构的单边测量精度、缩短测量时间，基于变速扫描技术，并利用傅里叶变换提取法及单边台阶评价算法进行扫描干涉信号的处理，提出并搭建了具有变速扫描功能的白光干涉测量系统。并且利用该系统对标称值为9.9760.028 m的台阶标准样板进行了测量，10次重复性测量结果为9.971 m，标准偏差量为0.007 m，测量时间仅为35 s，远小于常规扫描方法的222 s，大大缩短了测量时间，因此说明了该系统在大尺寸台阶结构测量中，具有较高的精确性与高效性。     

白光干涉测量控制系统的集成化设计

微纳技术的发展带动了微纳米检测计量仪器的发展,微纳米测量仪器的智能化、集成化和小型化是仪器研发中的共性问题.在白光干涉测量系统中,设计了基于STM32处理器的控制系统,该系统将原本分立的光源控制、相机控制和样品台控制等控制模块集成构建于一台控制器.针对白光干涉测量系统的控制需求设计开发了驱动电路、通信电路、光源控制电路和相机触发电路等.设计优化了信号同步、光源控制策略,从而提高了扫描同步性和测量稳定性.控制系统的集成化设计有效提高了光学三维轮廓仪的小型化和集成性,降低了仪器的制造和维护成本.     

白光干涉测量系统的测量不确定度评定

白光干涉测量系统(white-light interference system, WLIS)广泛用于微纳米表面形貌的精密测量,其测量不确定度评定是研究白光干涉测量系统计量特性的一项重要工作。基于微纳米线间隔和台阶,建立了WLIS测量表面形貌时的测量模型,明确了测量不确定度来源;以5000nm的线间隔和180nm的台阶高度为例,利用WLIS进行了测量,并分析WLIS的测量重复性、光学组件特性、传感器特性、运动模块性能、测试方法及环境等因素产生的不确定度分量,最终评定该WLIS测量线间隔和台阶高度的合成测量不确定度分别为21nm和0.4nm。对WLIS的不确定度评定确保了其测量结果的准确性、溯源性,并提出了提高系统整体计量特性的途径。     

基于改进三点测量法的圆径测量研究

三点测量圆度误差分离技术被广泛应用于工件形状的圆度误差和电机旋转的回转误差的分离算法中。而圆度误差能得以准确分离的关键在于合理配置三个位移传感器测头的安装角度,从而避免传递函数的分母为零的情况出现。然而,在具体实施过程中,位移传感器测头的角度安装误差是必然存在的,这就使得分析这一角度安装误差带来的影响变得尤为重要。基于经典的三点测量法模型,提出一种新的分析位移传感器测头的角度安装误差的模型。以三点测量法圆度测量中的圆径结果为目标,根据实际工况下的各种参数设置,定量分析了位移传感器测头的角度安装误差对最终结果的影响程度。最后,使用电容位移传感器开展工件外圆的圆径测量实验研究,确认了文中误差分析的有效性,圆径测量的重复性精度可以达到2 m以下。     

基于显微视觉的微球圆度测量方法研究

利用显微视觉技术结合优化算法对微球的圆度进行自动测量。利用测量显微镜CCD相机采集微球图像,基于最大信息熵原理对图像增强,通过梯度非极大值抑制迭代算法分割图像,提取微球轮廓后进行最小二乘圆拟合,获得微球的圆度参数。该方法避免因滤波后微球目标边缘信息的丢失造成的检测精度降低。通过对0.5mm微球圆度测量实验证明:微球目标轮廓检测与提取的方法可以有效地抑制噪声干扰的影响,高效率实现目标边缘的准确定位;采用该方法获得的微球圆度值与标定微球圆度值之间的相对误差在0.17%之内,能够达到对微球圆度有效检测的目的。     

双测头复合型微纳米测量仪的研制

针对当前微纳米测量中存在的大范围高精度测量及复杂微结构几何参数表征难题,基于多测头传感和精密定位平台复用技术,开发了一台具有多种测量尺度和测量模式的复合型微纳米测量仪。为使其具备大范围快速扫描测量和小范围精细测量功能,仪器集成了白光干涉和原子力显微镜两种测头,通过设计适用于两种测头集成的桥架结构及宏/微两级驱动定位平台,实现整机的开发。为保证仪器测量结果的准确性和溯源性,利用标准样板对开发完成的仪器进行了校准。仪器搭载的白光干涉测头可以达到横向500 nm,纵向1 nm的分辨力;原子力显微镜测头横向和纵向分辨力均可达到1 nm。最后,利用目标仪器对微球样品进行了测量,通过大范围成像和小范围精细扫描,获得了微球的表面特征,验证了仪器对复杂微结构的测量能力。     

多维栅格标准样板的制备与表征

栅格标准样板作为微纳米几何量量值溯源体系中的重要组成部分,是纳米科技发展的基础保障。为了实现微纳米尺寸栅格结构有效区域的快速循迹与校准,文中设计了一种便于快速定位有效区域并栅格结构正交扫描方向的循迹结构。为了实现不同精度、尺寸范围的校准需求,在同一基板上实现了多维、多参数的横向栅格标准样板的结构设计与集成。使用计量型纳米测量机（NMM）对微纳米栅格标准样板测量误差进行了分析与评价,以实现标准样板的溯源性表征。实验结果表明,栅格标准样板具有良好的均匀性、准确性以及稳定性,验证了研制的栅格标准样板能作为一种理想的实物标准运用于纳米几何量量值溯源体系。