正弦型中频面形误差对光学传递函数的影响

中频面形误差(MSFSE)会导致光学系统发生小角度散射,影响系统性能。为了在光学设计和光学加工中制定合理的中频面形误差公差,就中频面形误差对光学系统调制传递函数(MTF)的影响进行了量化研究。在衍射受限条件下,推导出正弦型中频面形误差对光学系统MTF的影响的表达式并对其进行分析,然后通过光学设计软件仿真验证理论推导结果。假设光学系统光瞳上带有正弦型中频面形误差,对光瞳函数进行傅立叶变换,然后平方得到点扩散函数(PSF),再对PSF进行傅立叶变换得到光学系统的光学传递函数(OTF),对OTF取模,即可得到中频误差影响下的MTF表达式。将该式与衍射受限条件下无中频误差的光学系统MTF进行对比,得到中频误差对光学系统MTF的量化影响。理论计算结果表明:正弦型中频误差会使光学系统的MTF在不同空间频率处产生不同的损失,损失值随空间频率呈周期性变化;峰谷值(PV)分别为0.030μm、0.095μm、0.159μm和0.223μm的中频面形误差,导致的光学系统MTF的最大损失比例分别为0.89%、8.80%、23.48%和43.31%;随着中频误差PV的增加,MTF的损失值呈非线性快速增加。软件仿真结果与理论计算结果吻合。

高阶声学相对传递函数的参数化辨识

针对声学相对传递函数的模型阶次高以及辨识数据信噪比低的问题,文章运用频域系统辨识方法,建立了一种相对传递函数的高精度参数化辨识方法。首先建立变量带误差辨识框架,采用周期扫频信号作为声源激励,给出声学相对传递函数的极大似然算法。然后使用正交福赛斯(Forsythe)多项式解决高阶系统带来的雅克比矩阵条件数过高的数值问题,并建立了极大似然方法所需初始值的生成策略。最后通过仿真算例和实验测试,验证文中方法在混响声场下辨识声学相对传递函数的有效性。

白光显微干涉测量曲面样品形貌误差的校正方法

白光显微干涉术在平面阶跃型结构的形貌测量中具有显著优势。但在测量斜率变化的曲面样品时,由于物镜数值孔径的限制,样品表面反射光随着斜率的增大而减弱,干涉信号对比度降低,导致形貌测量结果的误差增大。基于表面传递函数(surface transfer function, STF)计算得到的逆滤波器可用于校正曲面样品的形貌测量误差,但现有方法的逆滤波器增益受限,无法有效提升频谱中的高频信号,对最大可测量斜率的提升有限。针对该问题,提取由白光干涉仪特性参数计算获得的虚拟STF的模作为振幅增益函数,由干涉图傅里叶变换得到的实测STF的相位作为相位补偿函数,形成虚实融合型逆滤波器,据此实现白光干涉仪曲面形貌测量误差的校正。应用该方法校正微球的形貌测量结果,校正后最大可测量斜率从8.09°提升到21.20°,均方根误差从0.545 5μm降低至0.175 9μm,实现了提升曲面样品的最大可测量斜率和减小测量误差的目的,有效提升了仪器针对曲面样品的测量范围。

The calculation of the Reproducibility Error in the technological system with the clamp on the gas power

The paper deduced a calculation formula by the classic control theory on the Reproducibility Error of parts processing in the technology system,the flexible clamp system, with the clamping device on the gas power,and analyzed its influencing factor with examples,the Reproducibility Error law:\ The larger the diameter of the cylinder,the smaller the error; the slower the tool speed,(k values smaller),the smaller the error.

基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺误差研究

中低速磁浮轨道10 m弦测值作为评价轨道几何平顺性的标准时,由于弦测值在幅频范围内存在畸变并受基准线选取的影响而产生较大误差。本文推导了弦测法“以小推大”的传递函数,进一步定义了“以小推大”及其逆推算法的误差放大系数;分析了弦长、矩阵维度对误差积累特性的影响,结合传递函数分析不同波长对误差的敏感性差异,并通过数值模拟进行验证。结果表明:“以小推大”算法及其逆推算法在传递函数为0的波长范围内误差积累较严重,轨道不平顺功率谱密度出现阶跃信号;随着矩阵维度的增加,“以小推大”逆推算法的误差快速积累,推得的小弦长越小则误差积累越小。应用“以小推大”算法时应减小大小弦长比值;对于“以小推大”逆推算法,要减小采样步长、可换算最小弦长以及矩阵维度。

基于傅里叶变换的转台分度误差分离与补偿方法

为了保证和提高转台测角系统的现场测量精度,本文针对基于傅里叶变换的转台分度误差分离与补偿方法开展研究。在原理证明傅里叶变换实现转台分度误差分离的基础上,建立转台分度误差与读数头测量值之间的函数模型;根据傅里叶变换中传递函数性质,重点说明双读数头安装角度间隔与测量误差谐波阶次间关系,优化了双读数头布置;在现场可编程门阵列电路平台上实现多读数头测量值的同步获取,采用坐标旋转数字计算方法完成谐波误差函数实时计算。搭建实验平台进行误差分离与补偿效果验证实验,实验结果证明采用优化布置的双读数头信号进行分度误差分离并补偿后,转台的分度误差峰峰值由57.58″减小到3.36″,补偿后的转台测角系统扩展测量不确定度为0.9″(k=2)。

大口径光学元件检测中的主要误差及其影响

使用 PSD作为大口径光学元件的质量评价标准 ,为保证检测系统的精度 ,标定了作为测试系统的大口径相移干涉仪的系统传递函数 ,并讨论了在对 ICF驱动器中所使用的光学元件进行检测时产生的两种主要误差 ,即 :由于放置倾斜导致的低频误差和由干涉条纹引入的高频误差。

基于改进的多体系统误差建模理论的激光拼焊生产线运动误差模型

采用改进的多体系统建模理论对激光拼焊生产线运动误差进行研究。用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态。在基于多体系统理论的误差建模基础上提出位置误差传递函数的概念,用来描述各个误差源对位置精度的影响。根据激光拼焊生产线的结构特点,运用改进的多体系统理论精度分析理论,对激光拼焊生产线运动精度进行系统、全面的分析。采用Leica激光跟踪仪对激光拼焊线的运动误差进行检测,并将检测结果与误差模型分析结果进行对比,结果表明所建立的模型能有效预测激光拼焊线的运动误差。

测量系统误差对声场重构精度影响与修正方法

分析了由声全息测量系统的幅值和相位误差而导致的全息复声压测量误差,推导出因这两类误差而导致的声场重构误差近似公式,提出了基于测量系统通道间传递函数的声场重构误差修正方法,给出了简洁的全息重构误差修正公式。用修正后的全息复声压重构出的声场与真实声场及重构误差之间具有简单的实比例关系和相同的分布,仿真算例验证了修正方法的有效性。

直梁型柔性铰链制造误差对刚度性能影响的建模与分析

柔性铰链制造误差会影响铰链性能,为了减小柔性铰链性能对制造误差的敏感性,应用多变量函数Taylor级数展开的方法,建立了直梁型柔性铰链制造误差与其性能的对应关系。通过建立的直梁型柔性铰链参数与其性能关系图,分析了直梁型柔性铰链各参数变化对其性能的影响,并给出了对柔性铰链影响最大的关键加工参数和设计准则。

全景式航空遥感器TDI CCD精密装调必要性分析及实现方法

为保证全景式航空遥感器的成像质量,对其TDI CCD精密装调展开了研究。首先介绍了全景式航空遥感器及TDI CCD的工作原理;然后对TDI CCD时间延迟积分方向与摆扫像移方向夹角引起的TDI CCD调制传递函数的下降展开理论研究,计算结果表明全景式航空遥感器TDI CCD必须进行精密装调;最后给出了全景式航空遥感器TDI CCD精密装调的实现方法。装调结果表明,该方法可达到很高的装调精度,当级数为200级时,装调误差引起TDI CCD在乃奎斯特频率处的调制传递函数下降为0.999 9,完全满足全景式航空遥感器的使用要求。

抑制闭环光纤陀螺高动态角运动测量误差的校正回路设计

闭环光纤陀螺控制回路存在固有延迟,若通过约束回路增益来抑制回路超调和振动零偏效应,会在一定程度上限制光纤陀螺带宽。这导致陀螺在高动态条件应用时会产生较大的角速率跟踪误差,进而影响系统的动态性能。为此,提出了一种回路校正技术,以减小大动态角速率跟踪误差及瞬态角误差。对校正后的回路稳定裕度及频率特性进行了分析,对特征角速率跟踪误差及瞬态角误差进行了仿真。仿真结果表明,对于某型光纤陀螺,采用所提出的回路校正技术和设计参数,在100°/s^(2)的角加速度输入条件下,角速率跟踪误差和最大瞬态角误差分别为13.1μrad/s和6.99μrad,比未经校正前降低了一个数量级以上,带宽提高为原来的4倍且依然保证了光纤陀螺的稳定性能,满足特定车载冲击振动条件下的角运动测量精度要求。

双目立体视觉传感器精度分析与参数设计

根据双目立体视觉传感器三角立体视差模型,建立了结构参数误差的传递函数,分析了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响,得出了结构参数的合理取值范围,给出了双目立体视觉传感器结构参数的一般性设计原则与方法步骤.

旋转变压器解码芯片AD2S1200的解码原理与应用分析

在高性能电机的控制中,转子位置的测量精度对电机的控制效果影响很大,为提高电机转子位置信号的测量精度,本文对旋转变压器解码芯片的解码原理进行了深入的分析,并推导出其离散化闭环传递函数,得出相应波特图和带宽;通过仿真给出了滤波电容参数与信号绕组电感、电阻参数之间的关系,分析了解码电路滤波电容的选择对转子位置角测量误差的影响,最终根据本文提出的方法选择了解码电路的最优滤波电容,并经过试验验证该方法的有效性。

台阶法测量辐射成像系统扩展函数的误差分析

在阐述了用台阶法测量辐射成像系统扩展函数 (SF)的原理基础上 ,针对该方法所产生的误差情况进行了分析 ,并对各种因素 (如台阶与光轴的夹角、台阶与光轴的距离及台阶厚度等 )的影响程度作了详细的对比 ,获得了测量系统扩展函数实验布局的指导原则 。

中心裂纹圆盘应力强度因子的测试误差分析

本文在中心裂纹圆盘应力强度因子解析解的基础上,利用一阶微分法则,给出了与裂纹相对长度和加载角相关的应力强度因子(K 和K )的4个误差传递函数。这4个误差传递函数关于裂纹相对长度和加载角均是非线性的,它们既是误差分析的基础,又是合理确定裂纹相对长度和加载角的基础。分析结果表明,加载角的误差Δθ除了对纯 型K 的误差几乎没有影响,对纯 型K 影响较小外,对复合型K 、K 的误差均有较大影响。最后,本文建议裂纹相对长度的取值范围为0.4～0.6;还建议在复合型断裂试验时,必须依据对K 、K 的总体精度要求来严格控制加载角的精度。

基于MTF的时间延迟积分CCD成像系统同步误差分析

通过像移调制传递函数MTF分析了TD I-CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响。为验证速度失配对TD I-CCD相机成像质量的影响,针对应用环境,利用高对比度靶标对TD I-CCD动态成像进行了仿真实验和动态测试,结果表明,在奈奎斯特频率范围内,只要将相机动态成像系统的同步误差控制在±2%的范围内,并使图像时钟处于连续多相的工作方式,就可以基本上消除同步误差对成像质量的影响。

带阶跃扰动的无静差控制系统设计

从工程应用角度出发,对带阶跃扰动控制对象的无静差控制进行研究。采用无静差标准传递函数、结合所设计的闭环跟踪控制系统结构,推导出各控制环节间的解析关系式及设计参数约束条件。所设计的闭环控制系统克服了常规闭环控制的不足,具有简单实用、参数整定灵活、物理可实现性;仿真结果表明,该系统具有良好的目标值跟踪特性、阶跃扰动抑制特性和克服参数变化的鲁棒性。

一种双目视觉传感器结构参数设计方法

依据三角法建立了对称式双目视觉传感器参数模型,通过对此模型坐标测量误差及传感器各参数误差传递函数的分析,研究了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响关系特性,给出了双目视觉传感器结构参数的设计原则与方法步骤。