高精密角度分度测量控制系统的研究

研制并开发了用于角度标定的高精密角度分度装置及其测量控制系统,装置采用永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转来带动分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度,为了实现角度的零误差分度定位控制,转动角度的分度控制采用了闭环自动控制系统。研究分析了圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对装置分度精度的影响,建立了误差修正模型,通过误差补偿,系统在±5°的角度测量范围内分度控制精度达到±0.2″。

双频激光干涉仪技术现状与发展

文章概述了国内外双频激光干涉仪产品的现状,介绍了近年来双频激光干涉仪向高分辨率、高精度、高测速等几个方向的发展趋势。

代谢热整合法无创血糖检测技术研究

介绍了一种新的基于代谢热整合法的无创血糖检测技术。采用温度传感器、红外传感器、湿度传感器和光学测量装置,通过测量人体代谢产生的热量、血液流速、血氧饱和度,利用人体代谢产生的热量是血糖浓度、供氧量的函数,可以推算出血糖浓度。介绍了系统的组成、数据处理方法及可能造成误差的因素。用所研制的检测系统进行了临床实验,得到的血糖值与用大型生化分析仪测得的血糖值的相关系数达到0.856。实验证明,代谢热整合法无创血糖检测技术是可行的。

激光跟踪虚拟坐标测量系统与自标定方法的实验研究

激光跟踪虚拟坐标测量系统满足了工业领域大型工件和空间形位测量所提出的要求。这些要求包括 :高精度、无导轨测量、动态实时跟踪测量、全姿态测量等。在实验室建立了基于角度 距离法的激光跟踪测量系统和基于纯距离法的多站跟踪测量系统 ,分别在三坐标测量机、光学平台光栅位移系统下进行了实际跟踪测量和精度比对实验。并运用虚拟坐标自标定算法在虚拟坐标系下确定了初始点位置、目标点坐标及各点间距离。最后 。

超声手术手柄振动系统的有限元与实验分析

给出了有限元法求解压电耦合振动的原理,利用有限元软件ANSYS对手柄振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了精确的纵振动振型以及刀头的振幅、系统振幅放大系数等结果。并分析了施加的电压、压电片数和阻尼对刀头振幅的影响。利用动态信号分析仪对手柄的谐振频率进行了测试,结果与有限元计算的谐振频率非常接近。

新型空气动力辅助离子源与不同类型质量分析器的快速接口技术

报道了新型空气动力辅助离子化(AFAI)装置与不同类型商业化质量分析器的快速接口技术.在前期研究基础上,进一步提高了AFAI系统的抽气流速,在更宽范围内考察了流速对质谱灵敏度的影响;对AFAI离子源进行模块化设计和制作,重点解决快速接口问题,通过更换接口板可实现其与不同厂家、不同类型质量分析器[飞行时间(TOF)、四级杆-离子阱(Q-TRAP)和四级杆-飞行时间(Q-TOF)]的兼容及联用,尤其可以与具有气帘接口的质量分析器联用.本离子源装置结合不同质量分析器可以进行全扫描、子离子扫描、母离子扫描、中性丢失扫描和高分辨等多种类型质谱分析,而且AFAI可在电喷雾(ESI)、解析电喷雾(DESI)和大气压化学电离(APCI)等多种离子化模式下工作,从而实现对不同性质化合物的快速检测.本研究结果进一步提高了AFAI离子化技术的功能,拓展了其应用范围.

ICF微球分离技术研究

在微球分离试验研究的基础上,根据微球自身特性以及在工作液体中的状态,分析了微球不易分离的原因,提出了一种直径筛选方法。该技术采用精密窄缝结构和脉冲水流驱动微球分散,并通过窄缝,达到对微球快速精确分离的目的。该技术具有操作简单、低强度、高效率等优点。试验结果表明此技术可行。本文对微球的挑选提供了一种新技术和新方案,从而满足微球挑选新工艺的要求,保证挑选出的微球的质量。

转子速度大小及方向的四象限光电测量技术及应用

介绍了利用四象限光电探测器作为检测元件,对转子的旋转速度大小及方向进行在线测量的技术及其应用。对转速大小的测量采用测量频率和测量周期相结合的方法,测量精度,测量范围可以从每分钟几转到几十万转。测量中采用象限相减的差动信号处理方式,可以有效克服噪声及外部干扰信号的影响;采用过零检测处理方法,有助于克服光斑强度的变化对测量结果的影响。

基于猫眼谐振腔激光器的激光基本特性综合实验系统

基于猫眼谐振腔结构的He-Ne激光器,设计了激光基本特性综合实验系统.使用该系统可以同时实现激光基横模与高阶横模观察、纵模观察、频率分裂及模竞争实验的演示.

一种微流控检测芯片的设计与工艺研究

设计并制作了一种PMMA材料的微流控检测芯片,利用外界气体驱动液体,用于实验样品的分析和检测。芯片的整体尺寸为86 mm×60 mm×4.5 mm,利用精密加工的方法进行加工。采用一种简单实用的溶胶-凝胶改性方法对微通道管路进行亲水处理,实验证明亲水性有明显提高。并分析了亲水性提高的机理。提出一种新的溶剂键合方法,在室温下对芯片进行键合。溶剂为二氯乙烷和无水乙醇按1:1混合的混合液。分析了不同溶液配比、键合时间和键合压力对键合效果的影响。同时,芯片上集成了多个阀,对阀膜材料的选择、粘接工艺进行了研究。

用矩阵条件数求解相移最佳采样方式

应用相移干涉术测量物体相位时 ,相移量与相移帧数存在着最佳取值问题 ,即最佳采样方式 ,它决定着系统抗扰动和降低误差的能力 用系数矩阵的条件数衡量相位测量误差矩阵与强度探测误差矩阵方程的性态 ,即光强方程组对扰动的敏感程度 ,经数学推导及论证 ,得出结论 :当系数矩阵为正交矩阵时 ,相位计算的误差最小 ,或者说在等间距满周期采样情况下 ,具有最强的抗噪音能力 在推导出最佳采样方式后 ,对系数矩阵的条件数与采样方式之间的关系进行了计算机模拟 。

一种微型FAIMS传感器芯片的研制

基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.

用于FAIMS系统的法拉第筒离子检测器

介绍了一种应用于FAIMS系统的法拉第筒离子检测器。法拉第筒采用电阻率为1.678×10-8Ω·m的紫铜材料。屏蔽壳尺寸为40×43×37mm3,壁厚为3mm。气路设计为T型,进气口直径Φ6,出气口为双排8×Φ1.6均布小孔。铜敏感极经过化学处理,以提高表面质量与抗氧化能力。与KEITHLEY237电流表级联,测得系统的噪声水平在50fA以下。实验测得FAIMS输出信号为480pA,远远大于系统噪声。该法拉第筒满足了现有FAIMS系统对离子检测器的要求。

纯距离法激光跟踪坐标测量系统的布局与仿真

一般激光跟踪测量系统通过测量距离变化量和跟踪镜转角来确定目标的位置坐标。而纯距离法激光跟踪测量系统只测量距离和距离变化量 ,而不用测量角度量 ,即可进行坐标测量 ,因此可得到较高的测量精度。其系统几何参数可以不借助外界实物标准尺进行自标定 ,并建立虚拟坐标测量参考系。多站测量系统的布局、测量点选择、计算的收敛性与误差等必须进行分析。从激光跟踪测量系统自标定的数学模型出发 ,分析其方程组的雅可比矩阵 ,推导出在自标定时测量系统中各站点和测量点的布局限制 ,并用计算机进行了仿真验证。

方波射频电压幅值对微型高场非对称波形离子迁移谱传感器芯片性能的影响

基于微机电系统技术(Micro electro mechanical system,MEMS),研制了微型高场非对称波形离子迁移谱(High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAIMS)传感器芯片。芯片采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和两次硅-玻璃键合工艺加工,尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,其中迁移区尺寸为10mm×5mm×0.2mm。设计了高场非对称方波电源,可输出最大频率2MHz,电压峰-峰值1000V,占空比20%～50%连续可调的方波射频电压。以乙醇为实验样品,分析了方波射频电压幅值对FAIMS传感器芯片性能的影响。实验表明,随着电压幅值的增加,FAIMS分辨率提高,灵敏度下降,补偿电压绝对值增大,且芯片对乙醇的检出限可达8.9mg/m3。

强噪条件下基于小波降噪的陀螺仪声信号处理方法

为了将噪声诊断技术应用于陀螺仪性能分析,针对陀螺仪声音信号信噪比较低的特点,提出了一种小波降噪的新方法,通过尺度系数的比对有效地在复杂强噪声条件下提取出所需的陀螺仪音频信号,为性能分析提供了保证。实验验证降噪取得了较好的效果。

铁路桥梁动挠度惯性测量方法

铁路桥梁动挠度测量一直是困扰工程界的难题。传统的相对式测量方法需要在测量现场找到静止不动的基准点，难以实现。用地震式传感器测量动挠度，传感器的有限低频效应导致输出信号的畸变。本文提出一种结合信号恢复处理，用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度的新方法。利用信号恢复技术，补偿因地震式低频振动传感器频率特性而畸变的输出信号。本文深入讨论系统存在零点时的恢复方法以及噪声下信号恢复处理的不适定性问题。利用桥梁动挠度的部分先验知识，外推信噪比差的部分低频谱线，反演原始信号。本文的研究为列车激励下桥梁空间振动形态的测量提供了便捷有效的手段。

光纤布喇格光栅反射波长移位的探测

综述了光纤布喇格光栅反射波长移位的探测方法。提出一种新的压电陶瓷 -应变片组合探测光纤布喇格光栅反射波长的方法 ,它具有波长移位探测精度高、线性度好、结构紧凑等优点。

提高差拍法布里-珀罗干涉仪测量精度的研究

文章在中国计量科学研究院研制的差拍法布里-珀罗(F-P)干涉仪基础上,提出用密封干涉光路的真空系统方法,来消除空气折射率变化对测量结果的影响。研究了空气折射率变化对测量精度的影响关系,给出真空系统所需的真空度的估计式。并设计制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。

光纤布喇格光栅传感器应用系统

综述了光纤布喇格光栅及在传感技术领域的应用 ,包括光纤布喇格光栅传感器原理及特点 ,光纤传感单参量测量、双参量测量及分布式多点测量系统。