基于集成谐振及干涉效应的温度自补偿薄膜厚度检测方法

塑料薄膜厚度检测结果受环境温度影响较大。基于微纳光纤环形谐振腔(MLR)和法布里—珀罗(F-P)干涉仪,提出一种集成薄膜厚度检测温度自补偿方法,先利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装的MLR监测温度变化,再利用薄膜前后表面形成的F-P腔测量薄膜厚度,最后根据反射光谱表现的MLR和F-P干涉的集成效应,实现单光源单解调装置的温度和薄膜厚度同时解调,达到薄膜厚度测量的温度自补偿效果。结果表明:集成薄膜厚度检测温度自补偿方法能够准确检测由温度波动引起的薄膜厚度变化,温度灵敏度为166 pm/℃,温度为25~55℃时可实现温度自补偿,最大相对误差由0.51%降低至0.11%。与其他厚度检测方法相比,集成于检测厚度传感器的温度自补偿薄膜厚度检测方法灵敏度高、实现无损检测、快速检测及测量不受温度影响,在石油化工及生物检测领域提高薄膜测厚效率、提升测厚准确度方面具有较好应用。

基于RLS算法的全角模式半球谐振陀螺自补偿控制

针对全角模式半球谐振陀螺驻波的非线性漂移严重影响陀螺输出精度,且该漂移会受温度、驻波位置、老化程度等因素影响的问题,提出了一种基于递归最小二乘(RLS)算法的半球谐振陀螺自补偿控制方法,分析了全角模式半球谐振陀螺的输出误差补偿机理,基于RLS算法,推导出了误差自补偿控制过程表达式,并进行了仿真和实验验证,结果表明经自补偿后陀螺输出偏移峰峰值从0.0104°/s降至0.0013°/s。实验证明所提方法能够有效地抑制全角模式陀螺驻波的非线性漂移,实现对陀螺自身状态的监测和实时补偿,可提高全角模式半球谐振陀螺的输出精度,并增强陀螺的长期稳定性以及环境适应性。

基于CMOS图像传感器的铣刀侧刃磨损检测误差自补偿方法研究

铣刀广泛用于船舶、医疗等各领域零部件的加工,由于刀具磨损直接影响工件的加工质量和加工效率,因此,针对工件加工过程中立铣刀侧刃的不规则磨损难以精确检测的问题,提出一种自适应拍摄角度的磨损误差补偿方法。通过分析拍摄角度对不同形状磨损域的影响规律,结合刀具结构参数建立刀具磨损量与拍摄角度之间的映射模型,实现因拍摄角度不同而导致的刀具磨损检测误差自动偿算。不同拍摄角度的实验结果表明,磨损检测精度大于95%,验证了磨损检测误差自补偿方法的可行性。该研究方法与思路对后续刀具磨损测量的高精度智能化检测具有借鉴意义。

具有温度自补偿功能的宽频带光纤电场传感器

光纤电场传感器抗电磁干扰能力强、响应速度快,在电力设备运行状态和绝缘状况的监测领域有着广阔的应用前景。现有的光纤电场传感器由多个不同功能的分立光学器件组合而成,光路耦合对准困难、光功率损耗大、灵敏度低。此外,温度交叉敏感问题进一步限制了传感器的实际工程应用。为克服现有技术难题,提出一种以特种功能光纤取代分立光学器件,进而形成全光纤电场传感器的技术思路。传感器中的起偏器、检偏器、波片等功能器件均在光纤上实现,避免了分立元件之间对准、耦合等带来的传感器结构不稳定、性能低等问题。此外,通过双晶体正交级联光路结构的设计,赋予传感器温度自补偿功能,实现对温度交叉敏感的有效抑制。实验结果表明,传感器可同时对50 Hz低频电场和纳秒级脉冲电场进行有效捕获,环境温度变化给测量结果带来的误差仅为0.1%/℃。全光纤电场传感器结构简单、稳定性好、测量频带宽,在电力设备快速暂态过电压的测量方面有着重要的潜在应用价值。

机床主轴轴承热诱导预紧力自补偿方法

针对高速机床主轴轴承在主轴转速、负载及初始预紧力影响作用下,产生附加热诱导预紧力的问题,提出一种基于分离式隔圈的机床主轴轴承热诱导预紧力自补偿方法,实现了主轴轴承热诱导预紧力自补偿。首先,建立了主轴单元热结构耦合分析模型,分析了不同温度及载荷下,分离式隔圈的轴向相对位移;其次,利用高速机床主轴轴承试验平台研究了补偿前后不同主轴转速和初始预紧力下主轴单元振动和轴承温升的变化规律。结果表明,隔圈相对位移随温度成线性变化,而初始预紧力对其几乎没有影响;且采用分离式隔圈相较于传统的一体式隔圈,主轴单元振动略有增加,但轴承温升显著减小,说明所设计分离式隔圈能够有效降低热诱导预紧力。

三偏心金属密封蝶阀自补偿阀座密封机理研究

针对三偏心金属密封蝶阀的密封面容易磨损泄漏问题,提出一种利用弹簧等蓄能零件进行自补偿的密封结构,通过严苛程序的试验验证,试验结果良好,证明了密封结构的有效性和可靠性。

自补偿定位J型线夹安装工具的设计

为提高带电情况下架空绝缘线带电接火作业的安全性,设计一种用于对完成架空绝缘线缆塔接的自补偿定位J型线夹安装工具。该工具由J型线夹、拧紧装置、夹持机构和控制通信系统组成,采用绝缘耐压、自动控制和防电磁干扰等技术,创新设计一种J型线夹的自补偿夹持结构。通过现场测试和实验结果表明:该装置能够平稳实现主线与引流线的压接,并且效果良好。

新型润滑添加剂的磨损自补偿效应研究

研制了磨损自补偿润滑添加剂ES12 ,并对 4 5钢 4 5钢摩擦副及 4 5钢 锡青铜摩擦副的磨损自补偿效应和摩擦学效应进行了研究。结果表明 ,当载荷增加 1.2 5倍 ,N4 6液压油润滑的钢 钢副磨损增大了 1.73倍 ,N4 6 ES12润滑的钢 钢副由负磨损转为微量正值 ,为 0 .0 4mg。当行程增加 3.98倍 ,N4 6液压油润滑的钢 钢副磨损增大了 2 .16倍 ,N4 6 ES12润滑的钢 钢副的磨损由 0 .0 1mg降低到 - 0 .0 7mg。N4 6 ES12润滑的钢 铜副在不同载荷和行程内为负磨损。N4 6 ES12润滑钢 钢副和润滑钢 铜副的PB值都为 1472N。

ESM122润滑添加剂的磨损自补偿效应研究

研制出了在不同载荷和不同行程内对45^#钢—45^#钢摩擦副及45^#钢—锡青铜摩擦副均形成负磨损，具有优异的磨损自补偿效应和摩擦学效应的磨损自补偿润滑添加剂ESMl22。红外光谱分析证实，润滑添加剂在钢和铜摩擦表面形成了由聚合酯组成的自补偿膜。

复杂环境条件下钢支撑轴力自补偿系统在地铁车站基坑工程中的应用

本文以台州市域铁路S1线万昌路站施工为背景,针对浙江省台州市温岭地区工程地质条件差及车站周边环境复杂等情况,结合明挖车站开挖的现场实际情况,采用钢支撑轴力自补偿系统,以此减少钢支撑轴力损失。在实际工作中,对地下连续墙的深层水平位移情况开展了监测活动,发现对变形控制有十分明显的效果,可为类似复杂施工环境下基坑施工提供参考。

水污染对磨损自补偿性能影响研究

为了研究水污染对磨损自补偿性能的影响,针对重载丝杆-螺母副分别在N150和N150+SW4中磨损率随含水量的变化研究了自补偿添加剂SW4在水污染环境下的摩擦学特性。结果表明:水有利于自补偿润滑油在摩擦表面形成磨损自补偿膜,提高其补偿率;以自补偿润滑油代替常规润滑油是非常好的耐磨措施。

ES12和ESM122在五种成品油中的磨损自补偿修复效应

研制出磨损自补偿添加剂ES12、ESM122,系统研究了其在5种成品油中的摩擦学性能。对摩擦表面进行了宏观形貌分析和傅立叶红外光谱分析,结果表明摩擦表面磨痕浅而稀疏,有磨损自补偿膜形成。

磨损自补偿理论设想

基于选择性转移研究成果和仿生摩擦学的概念，提出磨损自补偿理论设想，说明磨损自补偿的三种功能状态，并对各种功能状态进行讨论。

惯量自补偿的纯电动汽车动力系统模拟试验台研究

通过分析纯电动汽车动力学特性以及动力系统中各部分的运行效率,进行了纯电动汽车动力系统模拟的电气建模和运行效率的动力学建模。针对纯电动汽车动力系统惯量模拟试验台自身复杂的阻力特性、试验台不同轴产生的扰动,提出在试验台力矩加载单元采用转速闭环矢量控制策略,来实现对试验台自身阻力和惯量差值的自动补偿,并详细给出了模拟纯电动汽车运行时力矩加载单元转速给定的计算公式。针对纯电动汽车动力系统惯量模拟车辆不同工况时,系统状态和参数存在不确定性因素,采用模糊自整定PID方案提高了试验台转速的跟随性和系统鲁棒性。通过仿真表明,该方法能够实现考虑车辆路况和试验台阻力与惯量差值状况下对纯电动汽车动力系统的精确模拟,为纯电动汽车动力系统惯量模拟试验台的研发提供了仿真理论依据。

振动式微陀螺正交误差自补偿方法

微陀螺正交误差会影响陀螺的零偏稳定性,为了提高微陀螺的性能,必须减小正交误差。针对正交误差处理中存在的问题,推导了包含交叉耦合误差效应的驱动模态和检测模态的动力学方程,研究了交叉耦合误差引起的正交误差表达式,提出了一种正交误差闭环控制自补偿方法。通过将经正交误差幅值调幅控制的驱动位移信号闭环反馈作用到检测模态的输出,实现正交误差的自补偿。制作PCB电路测试了微陀螺的性能。正交误差自补偿后微陀螺零偏输出均值从778 mV减小到了2 mV,零偏稳定性从75°/h提高到了34.5°/h。实验结果表明,此方法是可行的。

滑动速度对磨损自补偿性能的影响

研究了5组滑动速度下钢-铜摩擦副在不同润滑介质作用下的摩擦学特性，发现摩擦副加有自补偿添加剂SW4和常规润滑剂具有不同的摩擦学特性：总的说，前者的钢、铜及副的磨损均比后者低得多；其相对耐磨性也随速度的增加而下降；而在某些速度下自补偿剂作用使钢出现负磨损；速度越低，磨损自补偿效应越显著。自补偿添加剂SW4能提高低速运行下钢-铜摩擦副（如丝杆螺母副、蜗轮蜗杆副）的磨损寿命。

磨损自补偿的摩擦学原理

本文根据已完成的自补偿油润滑下钢—铜摩擦副的摩擦学试验和摩擦表面分析,对比分析了传统的边界润滑和磨损自补偿润滑的不同之处,提出了磨损自补偿的六条摩擦学原理,这些理论能较好地解释试验结果,为磨损自补偿理论的建立提供了理论依据。

原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统

原子自旋陀螺仪以其超高的理论精度已经成为各国争相研究的新一代陀螺仪,具有极大的开发价值和应用潜力。高精度原子自旋陀螺仪是以高质量原子自旋SERF状态的保持作为前提的,为了实现此目标就必须通过核自旋磁场自补偿以避免外界磁场变化对原子自旋定轴性的扰动作用。而国内现有原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿方法大多依靠手动调节,精度不高且无法实时跟踪核自旋磁场自补偿点。因此,根据推导的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿动力学方程,进行了实时跟踪核自旋磁场自补偿点的仿真实验,在此基础上,基于美国NI公司的PXIe信号采集系统以及LabVIEW软件平台设计了自动跟踪磁场自补偿点的测试系统。最后结合试验平台进行了验证,结果表明所研制的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统可实时有效地跟踪核自旋磁场自补偿点,增强了原子自旋的SERF状态。

摩擦行程对磨损自补偿性的效应

研究了摩擦行程对磨损自补偿性能的影响。SW_4添加剂对钢-铜摩擦副具有优异的磨损自补偿功能。在自补偿添加剂SW_4作用下,钢-铜摩擦副的相对耐磨性在一定范围内随行程增加而有所提高。

并联式六维加速度传感器的混合解耦及误差自补偿算法

针对惯性仪器普遍存在的误差累积问题,以并联式六维加速度传感器为例,提出了一种新的解决方案。通过融合位形空间和相空间内的解耦算法,推导出关于8个Hamilton转动参量的常微分方程组以及广义加速度关于转动参量的一次多项式,共同构成了新的混合解耦算法。通过剖析混合算法的基本结构及其中间参量的影响因素,找到了产生误差累积效应的根本原因。选取角速度、角位移的方向交替点为系统的振动状态特征点,推导了特征点与Hamilton变量的映射关系,并据此定义了2个状态观测量。基于观测量的局部小值和特征阈值,给出了特征点的判据,进而构建了一种半闭环结构的误差自补偿算法。样机试验结果显示:混合算法的计算精度明显高于纯空间算法;加入误差自补偿算法后,关键参量的相轨迹得到明显收敛,且未破坏整个算法的实时性;随机扰动为±30%时,特征点的误判率、漏判率分别为2.0%和3.5%,且该指标值与扰动正相关;实验室条件下,并联式六维加速度传感器在1 min内的综合误差仅为3.05%,表明新的解决方案有效缓解了误差累积效应。