TIME-SPACE CONCEPT FOR PRECISION MEASUREMENT

The transformation between time and space is discussed. To improve real-time response speed of intelligent measuring system, the concept of exchanging program execution time with more circuitry is presented working in cycle mode. Displacement measuring by magnification is achieved with period measurement by magnification. To change the condition that traditional precision measurement depends on machining precision greatly, the concept of measuring space with time and theory of time-space coordinate transformation are proposed. Guided by the idea of measuring space with time, differential frequency measurement system and time grating displacement sensor are developed based on the proposed novel methods. And high-precision measurement is achieved without high-precision manufacture, which embeds the remarkable characteristics of low cost but high precision to the devices. Experiment and test results conform the validity of the proposed time-space concept.

柔性光栅间距视觉测量及光驱动柔性光栅栅距标定

光栅是一种常见的光谱元件,在光谱物质检测领域有着重要的应用。由于传统机械光栅的光栅间距固定,物质吸收光栅衍射光的波长单一,因此对吸收光谱带较宽的物质检测效果不明显。柔性光栅在外界激励下光栅间距可调,衍射光波长可实时变化,适应于宽光谱带物质检测。为确定任意时刻柔性光栅在激励作用下的间距数据,文章根据工业废气中硫化氢和一氧化碳在近红外处的光谱特性,设计并制作了柔性光栅,并对光栅进行了仿真分析。采用机器视觉的方案来测量光栅间距,利用激光驱动柔性光栅的方案完成光栅栅距标定。采用非接触式光栅衍射法建立光栅间距标定系统,用CCD相机采样,用LabVIEW软件进行畸变校正,设置标定信息,实现光栅间距测量。通过对标定板的误差分析,光栅间距测量精度可以达到8‰。分析结果表明,该系统抗干扰能力强,测量稳定性好,测量精度高。最后用激光器作为驱动源,实现光栅间距的连续性变化,完成标定。

变间距光栅刻线密度测试系统的性能评价

在国家同步辐射实验室二期工程光束线的建设中,建立了一套变间距光栅刻线密度的测试系统。该系统采用衍射测量法测量光栅间距的变化,可以对光栅长度为100 mm的平面和凹面光栅的刻线密度进行测量。样品测量结果表明,该系统的测量精度△N/N<2×10^(-4),满足光束线工程的要求,可以作为NSRL进口的变间距光栅的验收工具。

基于时空转换的精密位移测量新方法与传统方法的比较

回顾了时栅位移传感器原理和传统精密位移测量原理,通过比较其间细微而本质的区别,可加深对时空坐标转换方法的理解和对时栅位移传感器优势的认识。

全息平面变间距光栅位移传感器研究

基于变间距光栅位移传感器的基本原理,研究了高线密度变化率全息平面变间距光栅的制作方法.所作的变间距光栅已应用在变间距光栅位移传感器中,原理样机测试结果表明,系统分辨率可以达到0.05mm,相对误差可以控制在0.2%FS之内,优于设计指标.

时栅数控转台空间回转位置预测方法研究

时栅传感器利用时空变换技术将空域信息变换到时域,以时间测量空间位移。为了研制高精度时栅数控转台,减少动态位置反馈误差,提出了一种回转位置预测测量新方法,利用时空变换技术将时域信息返回到空域。利用时间序列理论对时栅测量值进行建模,从而预测出数控转台未来一段时间内的位置值,并利用当前测量值对前一次的预测误差进行实时修正。介绍了测量数据建模方法和预测系数估计算法。为了验证位置预测方法的有效性,设计了一套动态实验系统。实践证明,数控转台的角位移预测误差为±2″,实现了精密位置预测。

极紫外波段变栅距光栅刻槽密度变化及光谱分辨能力分析

针对应用于50~150 nm波段的变栅距光栅,采用球面波曝光系统进行优化设计,分析了不同宽度光栅的刻槽密度变化和光谱分辨能力。理论分析结果表明,光栅宽度为4 mm时,理论分辨能力高于14 000;光栅宽度为10 mm时,理论分辨能力约为9 000;光栅宽度为30 mm时,理论分辨能力急剧下降,约为3 000。光栅的宽度越大,其刻槽弯曲程度就越大,光栅的光谱分辨能力就越低,因此球面波曝光系统只适合制作宽度较小的变栅距光栅。

全息平面变间距光栅刻线弯曲程度分析

简述了全息变间距光栅的几何理论，研究了不同记录参数情况下的刻线弯曲程度。给出了用于评价光栅刻线弯曲程度的表达式，并推导出了它的积分形式，使计算效率提高了2～3倍。结果表明：球面波与非球面波干涉得到的光栅线条并不一定比球面波干涉得到的线条要平直。

多路阀耦合节流槽结构的拓扑变量空间优化

针对多路换向阀换向过程中的多阀口节流耦合作用问题,提出了以圆型、U型以及半圆型3种基本节流拓扑结构的参数为设计变量的多路换向阀耦合节流槽结构设计方法。在确认多路换向阀台架实验结果与三维流场解析响应流量和压力特性基本一致的前提下,建立了多阀口耦合节流工作的数值计算模型;通过拓扑变量空间的正交实验,得到了各阀口不同开度下随面积变化的流量变化趋势、压力峰值、压力损失等的灵敏度;在有限拓扑变量约束条件下,以期望流量变化趋势与能量损失最小化为目标,构建了多路换向阀耦合节流槽结构的拓扑变量空间设计模型。仿真结果表明,设计结果在保留原有流量特性的基础上降低了能量损失,实现了工作阀口节流耦合效应优化,说明该方法可以简化表达此类耦合结构设计问题。

空间交会测量技术在计算机辅助装调中的应用

针对离轴三反光学系统计算机辅助装调过程中单镜失调量的测量,提出了用经纬仪空间交会测量法测量离轴三反光学系统单镜失调量来快速、高精度完成装调过程的失调量测量。给出了应用空间交会测量技术进行失调量测量方法的理论推导、测量误差的分析和计算,并理论讨论了影响空间交会测量过程实施的因素,分析了空间交会测量坐标系的基线长度和测量精度的关系。利用该测量方法,对单镜失调量进行了实际测量,同时辅以高精度电子测长仪同期监测,初步实验验证(基线设为4.5m)表明,该方法测量精度优于0.01mm,证明了用经纬仪空间交会测量的方法测量离轴三反光学系统单镜失调量方法的可行性。

一种引入速率量测的三维变结构多模型算法

为了解决舰艇火控系统对三维空间中作高速/机动飞行反舰导弹的跟踪问题,针对可以观测距变率和角变率的雷达观测系统,通过在变结构多模型算法(VSMM)中引入上述速率量测值,提出了一种引入速率量测的VSMM算法。通过将新提出的算法和传统算法在典型反舰导弹攻击航路下进行仿真实现,证实了速率量测的引入可显著改善VSMM算法的跟踪性能,并且可以提高对目标机动检测的稳定性,缩短检测延时,具有一定工程实践指导意义。

基于因素空间的尾矿坝稳定性综合评价

针对影响尾矿坝稳定性因素繁多且包含大量未确知信息的问题,提出一种基于因素空间的综合评价模型,构建用于尾矿坝稳定性综合评价的因素空间,并引入未确知数学理论,建立因素空间-未确知测度模型;赋予尾矿坝稳定性影响因素变动的组合权重,通过因素合成实现因素空间降维;以某尾矿坝为例,采用置信度准则综合评价尾矿坝稳定性,验证模型可行性与适用性。结果表明:该模型评价结果与现场勘查结果一致,且完成影响因素危险程度排序,进一步提高尾矿坝稳定性评价准确性,为尾矿坝稳定性的科学评估提供参考。

时栅位移传感器在传动误差检测系统中的应用研究

采用"时域信号、空域分析"的思想,将时栅位移传感器输出的按时采样的角位移传感器信号转换成按空间均分的角位移信号,实现了用时栅替代等空间采样的光栅作为检测元件应用于传动误差测量。搭建了试验装置,绘制了试验的传动误差曲线,由曲线频谱图,分析、确定了误差的主要产生环节。证明了用时栅代替光栅测量传动误差是行之有效的。该研究不仅实现了用成本低廉的时栅代替光栅,而且克服了课题组前期开发的传动误差测试系统的采样不稳定性和速率不同步性带来的误差。

一种可变长度光电基准尺

为了实现对非正交轴系激光经纬仪测量系统的快速、准确定向,采用构建新型光电基准尺的方法,提出并研究了一种基于高精度光电位置敏感器件的可变长度光电基准尺构建技术。阐述了非正交轴系激光经纬仪的特点,根据其特点及非正交轴系激光经纬仪测量系统定向的需要,确定了可变长度光电基准尺构建的总体思路,完成了硬件电路设计,构建了可变长度光电基准尺,并标定了两光电位置敏感探测器的空间位姿关系,以实现可变长度基准测量。结果表明,利用该可变长度光电基准尺定向后的测量系统,其相对测量精度优于0.03%,可方便、高精度地实现非正交轴系激光经纬仪测量系统的定向。

深空测距中可变带宽超窄带锁相环设计

采用超窄带锁相环是深空测距中提高微弱信号检测能力的有效手段,传统的模拟锁相环带宽范围有限且可靠性、稳定性差,数字锁相环则没有上述限制。介绍了一种数字超窄带锁相环的基本原理和环路结构,对其性能进行理论分析和计算机仿真。针对深空测距中存在的多普勒频偏,提出了数字锁相环变带宽的门限设定方法,完成了数字锁相环的FPGA设计与实现。

柱面光栅VUV时空分辨谱仪设计

从理论和实验两方面分析了柱面光栅的衍射特性，并给出用于托卡马克等离子体真空紫外光谱时空分辨测量的柱面光栅单色仪设计方案．

可信性空间上基于复模糊变量的学习过程一致收敛速度的界

在统计学习理论中关于经验风险和实际风险的关系的重要结论被称为推广性的界,它是分析学习机器性能和发展新的学习算法的重要基础。学习过程一致收敛速度的界是推广性的界的重要组成部分。给出并证明了可信性测度空间上基于复模糊变量的一些性质,在此基础上给出并证明了可信性测度空间上基于复模糊变量的一致收敛速度的界。为系统建立可信性空间上复统计学习理论奠定了理论基础。

基于相移原理的便携式岩石三维形貌测量系统

针对岩石表面形貌复杂的特点和测量精度高的要求,提出了一种基于数字光栅相移原理的便携式岩石三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和相位高度映射三部分组成.相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,同时保持相移法原有的相位求解精度;然后根据相位展开后的相位图,利用相位高度映射算法来完成岩石的三维形貌测量.利用基于多频外差原理的三维测量技术建立了一套三维测量系统,该系统由一个CCD摄像机和一个数字光栅投影器组成.利用上述系统对一块岩石进行了测量实验,结果表明:该系统能够准确地完成岩石测量.

柱面光栅色散特性及其应用(英文)

基于椭球面光栅理论,提出柱面光栅概念,并对其衍射特性和集光本领进行研究。结果表明;在掠入射条件下凹柱面光栅具有与四球面光栅相似的衍射特性,但四柱面光栅可以方便地沿光栅母线方向划分成若干相同部分独立工作,因此,安装水平隔板的掠入射凹柱面光栅单色仪可以用于托卡马克等离子体的真空紫外(VUV)光谱时空分辨测量。

一种提高空间遥感相机宽温度场测温精度方法

文中从空间光学遥感相机控温系统对宽温度场、高精度的温度测量需求出发,分析了基于NTC型热敏电阻测温电路的测温精度。当温差范围为120℃,在12bit量化的条件下,该电路无法全程满足测温精度要求。在此基础上,本文提出了一种基于NTC型热敏电阻和压控放大器的变增益测温电路,并对该电路的工作原理以及达到的测量效果进行了分析,在120℃温差范围内,该电路的测温精度均能满足±0.1℃,结果表明该方法能够有效的提高系统测温精度。