声光式外差干涉仪的光路设计与分析

制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位,利用声光调制法实现外差干涉能产生较高的频差可以实现高速测量。文中对声光式外差干涉仪的光路设计进行了分析,提出了空间分离一级衍射光和零级衍射光的一种方案,并且对光拍频的接收,光路的调整进行了分析,实验结果证明该实验系统可以用于外差干涉测量。

基于数字微镜器件的共焦显微镜的设计与实验

单点式共焦显微镜由于扫描速度低,光能利用率不高逐渐被多点并行的扫描方式代替。现有的并行扫描方式同样存在一些缺点,限制了测量精度的进一步提高。本文研究了基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)的多路并行共焦显微镜。利用计算机程序控制DMD芯片上微镜的偏转状态,从而对光源进行调制,形成多路光束,其作用相当于可以控制的虚拟针孔阵列。设计了基于DMD的共焦检测光路,采用分光片的方法解决了由于分光棱镜内表面反射造成的重像干扰问题。对所搭建的光路进行了深度响应曲线测试实验,并且建立了基于DMD的共焦显微镜样机。样机的测量实验结果表明:基于DMD的共焦显微镜不仅具有较高的分辨率,并且具有扫描速度快、测量范围大的优点。

基于FPGA的外差干涉信号处理方法

外差信号处理系统是外差干涉测量系统精度测量的重要组成部分。为了实现外差干涉的相位移测量,采用一种整数计数和小数计数相结合的外差信号相位测量方法,利用VERILOG语言编写整数计数以及小数计数模块程序,并进行了仿真验证,理论分析测量分辨率为(11π/375)rad。结果表明,该方案硬件实现电路简单、可移植性强,只需一个基于现场可编程门阵列的最小系统即可实现。

一种双频激光干涉信号探测器的设计

为了获取高精密双频激光干涉测量中的干涉信号,完成了一种新的光电探测器电路设计。该探测器利用AD645设计了精密低噪声光电转换前置放大器,保证微弱干涉光信号的有效接收;增益可调的主放大器设计保证输出信号足够的动态范围,适应不同类型的干涉信号处理电路,双二次型带通滤波器有效抑制了噪声与温漂。结果表明,研制的光电探测器能完成微弱干涉信号的接收处理,信噪比高、频率稳定、结构简单易实现,可应用于高精密比相计等激光干涉仪信号处理装置。

激光外差干涉仪相位计的设计

外差信号的比相处理是决定外差干涉仪精度、分辨率等性能的重要因素。为了解决比相计的分辨率和检测速度之间的矛盾,采用比相方法进行了测量原理、应用特点及局限性的理论分析,给出了相应的解决方案。结果表明,基于现场可编程门阵列的整周期采样可以提高自相关方法的测量精度,混频过零检测方法可以提高测量速度。

外差干涉仪光路调节方法及对拍频的理解

外差激光干涉仪由于测量精度高,环境适应能力强和实时动态高速测量等特点而广泛应用于机床误差的实时监测中。外差激光干涉仪中,使用平面镜作为转向装置时,接收器上的两束光有可能只是相交而不是重合,这给光路的调节增加了很大的难度。针对这一问题,提出一种辅助光路调节方法,先将光路切换到单频干涉仪,调好光路,再切换到外差干涉仪,利用单频干涉条纹的直观性能可看出外差干涉仪光路调节的好坏。理论分析和实验结果表明,提出的调节方案具有可行性,效果良好,同时通过从单频切换到双频能更深入地理解拍频。

多喷头高压静电纺丝制备纤维毯的工艺及性能研究

多喷头高压静电纺丝过程中,喷头间电场相互干扰,呈现电场矢量强离散性和耦合性,使得所纺纤维毯性能和产量不稳定,为此以稳定电场和结构电场矢量为突破口进行纤维毯的制备工艺及性能研究。利用ANSYS有限元分析软件模拟多喷头工作电场,分析关键操作参数对电场分布的影响,通过参数优化达到电场可控。基于此加装辅助装置构建电场管控策略以保证稳定连续生产。最后通过实验分析纤维毯性能和产量。结果表明:优化电场后纺丝射流稳定,方向基本一致,纤维路径呈螺旋交叠状,符合"不稳定造成弯曲"规律。纤维毯成膜良好,断面厚度均匀,厚度误差为5%。纺丝速率为50 mm·min^(-1),可达年产6万m^(2)。研究结果证明了所提方法能够保证纤维毯的"质"和"量"的双重性。

面向高校的共享单车存量调度系统设计

共享单车是共享经济的一个重要组成部分,但随之出现的是共享单车“借车难,还车难”的问题,对共享单车进行合理调度是解决该难题的必经之路。在该背景下,该文以学校附近租赁点为例对最优路径进行研究。建立以调度成本最小化为目标函数的线性规划模型,并对所设计的模型进行优化处理,得出多阶段操作条件下的调度方案。最后为了使调度系统更具商用价值,制作了调度页面,以便于调度人员直观地获取调度方案,提高调度效率。

基于电场分析的高效电解水工艺研究

加装辅助电极板的电解水装置呈现工作电场矢量强离散性和耦合性,使得电解水性能和产量不稳定,为此以稳定电场和解耦电场矢量为突破口,进行电解水工艺及性能研究。利用ANSYS有限元分析软件模拟工作电场,提取关键操作参数并分析其对电场分布的影响,实现参数优化,以达到电场可控状态。在此背景下,通过试验对比分析未加钒和加钒催化剂对应的电解效率。结果表明:当影响工作电场的因素逐渐增多,电解效率无法单纯随着操作参数的变化而线性变好,存在临界电压和多个临界操作参数。电场对电解水电解电流的稳定性起到了一定的作用。加钒和未加钒的铂镀层在电场作用下表现出了不同的变化情况,但效果并不明显。

高校学生成绩的聚类数据集划分为导向的教学思路探讨

学生的学习成绩是其对课程学习的掌握程度的一个重要体现,也是反映教师教学效果好坏的一个标准。怎样使用学生某一阶段的成绩提炼分析出有用的信息来提高之后的教学方案与学生成绩有着至关重要的意义。在此背景下,文章将k-means算法与基于分层方法的层次聚类应用于学生成绩的分析中。相比传统的成绩评价标准弥补了其不能根据外部影响而进行灵活改变的短板。最后比较两种算法的优缺点并对学生的综合成绩与单科成绩进行分析,通过宏观分析找出影响学生成绩的因素和各类学生在不同学科上的薄弱点。

改进型的滚转角测量干涉仪

所有的机械导轨运动副都具有三个回转自由度或称作为角运动误差,包括俯仰角、偏摆角和滚转角误差,其中滚转角由于其产生的特别原因,而最难测量。针对现有的以对称的双楔角棱镜和对称的双楔面反射镜组成的滚转角测量干涉仪,提出了利用单楔角和单楔面反射镜的高精密滚转角测量干涉仪系统。由于系统所需光学元件较少,在实现相同测量分辨率的情况下,更有利于光学元件的加工和安装调试。系统中不同频率的两束光的传播路径相互平行,因此能够有效地减小死程误差和排除其他自由度的干扰,系统稳定性更好。使用普通的2π/512细分相位计,滚转角测量分辨率为2μrad。

外差激光干涉测长非线性误差的消除

外差激光干涉仪能够通过光波细分达到亚纳米分辨率,因而在科学研究和精密机械制造中得到了广泛应用。然而,由于光学系统中不可避免的缺陷,导致被测信号中出现一个附加的相位误差,使测到的相位移和被测长度不呈线性关系,成为现有激光干涉仪难以逾越的精度极限。为此,通过光学相位补偿理论的研究得出一种消除激光干涉仪非线性误差的方法,它可以应用在大部分科学实验和工业制造中的纳米长度测量中,而且不论是一阶或二阶误差都可以通过这个方法被消除。

外差激光干涉仪非线性误差分析及测量

对外差激光干涉仪中的非线性误差理论进行了综述,着重分析了一阶、二阶非线性误差的形成机理、非线性误差的大小及表现形式,并对非线性误差检测和补偿方法的研究进展进行了详细阐述和分析,指出了各类方法的应用特点,为开展这一方向的后续研究提供理论基础。

双频激光干涉仪的混频分析与研究

针对以往文献提出的探测非线性误差方案比较复杂,通常不容易实行的缺点,设计了一套简单有效的系统,用以区分由光源偏振态非理想和偏振分光镜(PBS)漏光引起混频造成的非线性误差。实验结果表明,光先后两次经过PBS后漏光分量将会大大减少,相对于由光源非正交分量引起的混频误差可以忽略不计。为了最大限度地减小安装误差,提出了一种切实有效地调整PBS的方法,确保入射光水平分量的偏振面平行于偏振分光镜的参照面,并以布儒斯特角入射。

一种新型差分平面镜干涉仪

针对传统差分平面镜干涉仪结构复杂、需要光学部件多从而导致系统调试困难、测量信噪比低等缺点,提出了一种结构简单需要光学部件少的新型差分平面镜干涉仪系统。此干涉仪能够产生对称的空间四光路,对环境因素(湿度、温度及大气压)的变化有很好的抗干扰能力,测量分辨率高。如果附加其他光学元件,可轻易实现对偏摆角、微滚转角、直线度等几何量的测量。静态状态下,其位移漂移小于1nm,而同等条件下传统迈克耳孙干涉仪漂移大于10nm。基于此系统的精密角度测量干涉仪,使用电子细分为2π/516的相位计,可以得到0.024μrad的测量分辨率。

全自动在线六维纳米测量系统

介绍了一种用于在线检测纳米定位平台的全自动六维纳米测量系统。提出了整波长干涉测量方法,可以避免激光干涉仪的非线性影响,使系统能够得到准确校准,达到纳米级精度。该测量系统可以测定6个自由度,三维直线运动测量范围为100μm×100μm×100μm,分辨率能够达到1nm以下。

激光外差干涉仪在直线位移台滚转特性测量上的应用

为了实现工业中较大直线位移上的滚转角快速测量,设计了一种基于激光外差干涉技术的几何空间对称四光路滚转角测量系统,并针对缺少滚转参数的较大行程位移台,进行了滚转特性测量试验。试验证明,几何空间对称四光路滚转角测量系统稳定性好,抗干扰能力强,不仅有效消除了其它自由度误差的串扰,还能够高效地测出不同精度直线位移台的滚转特性,并灵敏地再现了直线位移台工作条件发生改变时工作台滚转角变化。使用常用的2π/512细分的相位计和宽度为120mm的楔面反射镜,系统角测量分辨率为0.8″,最大可测行程达到6m。若将相位计细分提高100倍,滚转角的测量分辨率将达到0.008″。当楔面反射镜宽度提高1倍,最大可测行程超过10m。

工科类大学物理课堂教学改革

在工科类大学中,大学物理是重要的且基础性的学科,其不仅与实际应用有着密切的关系,更是高等教育的重要组成部分。基于此,本研究在概述工科类大学物理课堂教学改革必要性的基础上,着重分析了其课堂教学中存在的问题,并从教材角度、教学内容角度以及考核形式角度提出了完善的建议,以希望进一步推动工科类大学物理课堂教学改革的程度和深度。