散斑相关法标定电涡流传感器电压输出曲线

为了精确的测量电涡流传感器的距离-电压输出线性区间和线性位移精度,本文采用了显微散斑相关法对位移进行标定。首先,利用精度为5μm位移平台进行位移调节,得到位移和电涡流传感器输出电压的线性区间。然后,在线性区间内进行密集采样,通过显微照相系统采集散斑图,利用散斑相关法求出位移,得到更高精度的位移-电压曲线。分析了显微散斑照相的检测流程与检测精度;讨论了散斑尺寸对测量的影响。设计了测量光路参数：采用40×显微物镜配合20×读数显微镜可以实现64.5×的放大倍率。对40铬材料进行了位移-电压曲线标定实验,实验结果证明：本系统可以实现高精度的电涡流传感器位移标定,测量精度达到0.09μm,要实现更高精度的标定可以提高显微系统的放大倍率。     

电涡流传感器电路设计

在无损测量当中,电涡流传感器测量因为能够实现工件在线非接触测量,测量精度高、无污染、制作价格低廉等优点,一直被作为一种重要的检测设备,在涡流技术高速发展的今天,电涡流的优势越来越明显应用也越来越广泛。电涡流传感器是电涡流测量淬火层厚度的核心部分,传感器的测量精度直接影响整个测厚设备的精度,传统的电涡流传感器包括测量探头、整流滤波电路的设计、放大器的设计等,电涡流传感器的精确测量也离不开位移测厚标定器,这里主要研究电涡流测厚核心电路的设计。     

基于虚拟仪器的主轴回转精度测量系统

介绍了一套基于虚拟仪器的主轴回转精度测量系统，该系统由高精度标准球、电涡流传感器、微机和数据处理软件组成。软件系统基于LabVIEW虚拟仪器技术开发，硬件部分采用了由电感涡流传感器等组成的单向测量系统，对实验数据进行误差分离和处理评定。采用数字滤波方法消除一次偏心分量，在此基础上对数据处理和误差评定进行了探讨，该系统用于车床主轴回转精度的实际测量，取得了良好效果。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

温度条件对大尺寸测量装置精度影响的研究

大尺寸测量装置由于测量范围大,其测量精度受诸多因素影响,其中大尺寸测量装置所处环境条件变化会影响其测量精度。基于中国计量科学研究院地下一层实验室80m长度标准装置,在空调控温状态和自然温度状态(不控温)下,进行了长度测量范围为10,30,70m的测量精度实验研究,得到空调控温状态下折射率补偿误差分别为7.0,10.5,21.0μm;自然温度状态下折射率补偿误差分别为2.5,2.9,3.9μm。实验结果表明:大尺寸测量装置在自然温度状态下能得到更高的测量精度,当测量范围大于30m时,测量精度可优于10^-7量级。     

复杂模具的快速制造

 英国CRDM公司扩展了其“直接金属激光烧结”生产能力.企业借此可直接利用CAD数据以“逐层积结”的方式制造注塑模具和吹塑模具——每层粉末厚度仅为20 μm.     

基于ARM核芯片的嵌入式电动头性能测试系统

 为满足核电站对电动头性能定期检测和实时监控的需要,采用“一加四”的结构形式,研发了一套基于ARM核芯片的嵌入式电动头性能测试系统．系统采用AT91M55800A作为MCU,μc／os—Ⅰ作为RTOS,同时配套研制了一套自标定系统以较正转矩传感器的误差,提高测试精度．通过长时间运行表明,该系统具有高精度、高可靠性、强实时性以及良好性价比等特点．     

基于运算放大器的小型电涡流传感器设计

为了使电涡流传感器提高灵敏度,减少功耗,适应狭小空间的特殊工作环境,提出了一种基于运算放大器的小型电涡流传感器电路,利用仿真软件对振荡电路的参数进行优化,设计了电涡流传感器.同时,选用高分辨力的测量单元瑞士TESA电感测微仪TT80对电涡流传感器进行静态标定,制作了电涡流传感器静态标定系统.仿真研究和实验结果表明,基于...     

高精度小型酶联免疫分析仪微量进样系统设计

为提高酶联免疫分析仪微量进样的可靠性与精度,自主研发了一种小型微量自动进样系统。采用丝杆与进样器活塞杆错位平行分布的方式,设计了精巧的进样机构,实现移液和取、退吸头的功能;利用STM32核心控制器,实现了单轴的S型加减速控制以及多轴协调、多线程运动控制;利用分段的方法对加减速曲线进行分析与优化,实现系统最小进样量为1 μL,以0.05 μL的进样分辨率步进;通过试验校验了进样臂的位置精度与进样精度,采用最小二乘线性拟合方法对系统进样误差进行补偿校正。研究结果表明：优化后的S型加减速算法改善了步进电机的运动特性,有效避免了失步与过冲现象,使进样机构具有较高的位置精度;误差补偿后的微量进样系统拥有更高的进样精度与稳定性,在检定进样量为10,50,100 μL时的进样精度分别由±7.2%,±5.3%,±3.2%提高到±1.8%,±1.28%,±1.15%,满足仪器小型化、高精度的设计要求,具有良好的实际应用与推广价值。     

基于比值线性化的高适应性光栅细分方法研究

电子细分是光栅位移传感器实现纳米级分辨率测量的关键,细分误差由细分方法和光栅信号质量共同决定。针对信号实时修正方法在小步距测量和一些复杂工况环境下的局限性,从提高细分方法对非理想光栅信号的适应性的角度出发,提出了基于信号比值线性化的新型电子细分方法,构建了2种实时补偿信号以进一步提高信号的线性度;详细阐述了所提细分方法的细分原理,分析了其在非理想光栅信号输入情况下的细分误差;实现了最高为0.003μm的理论细分精度和0.08μm的实际细分精度。数值仿真和对比实验结果表明,所提细分方法对非理想光栅信号的适应性明显优于常用的反正切细分法和正余弦绝对值相减细分法。     

基于多电容传感大型主轴圆度的精密测量

为解决大型轴类零件圆度形状的高精度在线测量问题,研究了一种基于多电容传感、非接触式圆度形状测量系统,可现场测量直径达800 mm的精密主轴。介绍了大直径精密回转工作台的主轴圆度形状测量方法,分析了多测头三点法的误差分离技术,详细阐述了精密电容传感器的测量原理和系统的结构及数据评价方法。与高精度的圆度形状测量仪比较的实验结果表明,该测量系统的示值误差优于0.1 μm,重复性优于0.05 μm,能够满足现场测量要求。     

Design, fabrication, position sensing, and control of anelectrostatically-driven polysilicon microactuator

This paper describes the design, fabrication, position sensing, and control of an electrostatically-driven microactuator. The polysilicon microactuator, together with an on-chip electronic buffer, were fabricated by the Modular Integration of CMOS and microStructure (MICS) technology. The microactuator has a linear dimension of 310 μm×340 μm×1.7 μm and a “long throw” range of motion of ±4 μm. The driving comb fingers of the microactuator can generate up to 0.3 μN of electrostatic force, which is able to pull the suspended microactuator across the substrate at an acceleration of over 270 G's. The lateral position of the microactuator, relative to the substrate, is capacitively sensed by a Kalman filtering scheme, which achieves a position estimation error covariance below 0.01 μm RMS. A state-variable feedback loop operates at a closed loop bandwidth of over 11 kHz. Experimental results are given     

A new optical wavelength ratio measurement apparatus: the fringecounting sigmameter

A new, compact and achromatic Michelson-type interferometer with a variable path difference is presented. This “fringe-counting” sigmameter allows measurement of optical wavelength ratios between a laser of unknown wavelength and a reference laser of known wavelength. This apparatus, maintained in a vacuum, measures interference order variations in two stages: integer counting of around 400000 and fractional counting (also called “excess fraction”) with an uncertainty of 10^-3. From these measurements, this “sigmameter” can determine laser wavelength from 0.36 μm to 1.5 μm with an accuracy of 1.10^-8 using a reference stabilized He-Ne laser     

光纤式转镜高速相机同步转速传感器研究

设计了一款光纤转镜式高速相机同步转速传感器;运用单片机(MCU)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)结合的方式,提出了一种高精度数字测量方法。MCU与CPLD通过串行外设接口(SPI)通信,MCU向CPLD传输相应的火花基数延时和脉冲宽度;探测信号经过放大、整形后传送到CPLD进行滤波、计数处理,CPLD将测量数据经串口发送给计算机进行实时显示,同时输出同步控制信号。测试数据表明:时间测量相对误差小于±0.2%;成像系统像漂移合成误差约为4.5 mm,像漂移时间约为3 μs,满足实验使用要求。     

一种便携式角速度传感器

角速度是旋转系统或传动装置进行状态监测的重要参数。设计了一种新结构、无旋转部件的便携式瞬时角速度传感器。该传感器的工作原理是永磁磁钢建立恒定磁通,被测旋转装置的转动部件切割该恒定磁场后形成涡流,涡流产生的磁场与传感器的霍尔元件相互作用产生霍尔电势,该霍尔电势的幅值与被测旋转装置的角速度成正比。根据磁路的基本定律推导出传感器的输出特性,并对输出特性进行了实际的测定,结果表明:传感器的灵敏度为16.8mV·s/rad,非线性误差为1.24%。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

基于多目标三维跟踪雷达的移动式机动车在线测速标准装置

为了推广在线检定方法在机动车测速仪现场实车检定中的应用,研制了一套基于多目标三维跟踪雷达的移动式机动车在线测速标准装置.首先介绍了该套移动式在线测速标准装置的设计要求;其次分析了标准装置中的速度、距离和角度测量工作原理,描述了标准装置速度测量值的溯源方法,并对速度测量误差的不确定度进行了评定;最后进行了实验室全量程模拟...