Optically Powered Temperature Measuring Instrument for Big Rotor

Abstract: A micro - power consumption non - contact temperature measuring instrument for big rotor is introduced. As it solves very well the signal coupling under high speed rotation and power supply problem for probe, the instrument can realize persistent on - line temperature measurement for big rotor drived by the ordinary light transmitted by optical fiber under the room light.

大量程高线性光谱共焦位移测量系统

兼具高精度、高稳定性并能实现非接触测量的光谱共焦位移测量系统在工业、医疗、科研等许多领域得到了广泛应用。目前制约光谱共焦位移测量系统应用发展的因素是大量程和高线性度。讨论了光谱共焦位移测量系统中色散物镜实现线性轴向色散的条件,设计了一种高线性色散和大色散范围的色散物镜,指定了适合的公差范围,加工装配了一组色散物镜,搭建了光谱共焦位移测量系统,采用双频激光干涉仪进行了位移标定,并对标准量块进行了厚度测量。结果表明,该系统工作波段为450 nm~650 nm,实际位移范围为10 200μm,线性拟合判定系数R^(2)达到0.993 7,实际测量最大误差仅为3μm,证明该光谱共焦位移测量系统同时具备大量程、高线性度和高测量精度的特点。

BJQN-V型多点动态位移测量系统在桥梁检测中的应用研究

为探索BJQN-V型多点动态位移测量系统在桥梁荷载试验中的适用性,从测量原理和测量特点入手,结合该系统的测量原理和桥梁荷载试验的特点,文中对可能影响该系统检测结果的主要影响因素进行了分析。并通过某3跨(50m+85m+50m)连续梁桥成桥试验对该系统的实测性能进行了验证。

基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

基于计算机视觉的结构位移测量技术及应用进展综述

基于计算机视觉的结构位移测量技术以非接触、无附加质量、高空间分辨率、测量周期短、测试简便等优势引发了众多学者的关注和研究,产出了众多成果。其中部分成果已经成功应用在火箭发动机整机、机架、管路等结构的力学试验,大型工程结构状态评估和健康监测中。为促进基于计算机视觉的结构位移测量技术更好应用于液体火箭发动机工程中,对近来关于应用计算机视觉测量结构位移的技术和实际工程应用进展进行了综述。首先,概述了基于计算机视觉测量结构位移相对于其他测量方法的显著优势;其次,总结概述了基于计算机视觉的结构位移测量技术;在此基础上,介绍了基于计算机视觉的结构位移测量技术在实际工程中的应用,并对实际测量结果进行了概述;最后,对基于计算机视觉的结构位移测量在实际应用中面临的问题进行总结,对未来基于计算机视觉的结构位移测量技术进行了展望。

基于激光位移传感器的厚度测量校准系统设计及应用

为了提高钢板厚度校准的精度和安全性,针对传统接触式测厚仪精度低和射线类测厚仪存在辐射风险的问题,设计了一种基于激光位移传感器的差分非接触厚度测量校准系统。该系统采用差分测量结构,将激光位移传感器分别放置在待测钢板的顶部和底部,通过对传感器数据的采样和计算,实现钢板厚度的准确测量。硬件电路方面采用了STM32核心芯片进行设计,系统软件部分进行了相应的优化设计。试验后,系统重复性精度可达±0.1%,测量允许误差优于±0.05%,同时测量漂移控制在钢板厚度的±0.1%范围内。该系统不仅显著提高了测量精度,同时有效降低了测量过程中的安全风险,在钢板生产和加工领域具有重要的指导意义和应用价值。

隔离开关合闸状态的非接触自动检测方法

为了提升隔离开关合闸状态自动检测效果,采用了基于激光位移传感器的隔离开关合闸状态非接触自动检测方法,使激光位移传感器的分辨率达到最大值,优化了激光位移传感器的光学参数,提升了其位移测量精度;通过光学参数优化后的激光位移传感器,采集隔离开关轮廓曲线,得到隔离开关轮廓曲线采样点集;利用最小二乘法拟合隔离开关轮廓曲线采样点的椭圆方程,并计算隔离开关导电臂与水平方向的夹角;当导电臂夹角处于规定夹角区间内,则判定合理开关合闸到位,完成隔离开关合闸状态非接触自动检测。结果表明,该方法计算的前、后导电臂夹角分别在0.4°与0.5°左右,均低于夹角规定区间。这一结果对实现隔离开关合闸状态非接触自动检测是有帮助的。

非接触式活塞环梯形角测量系统的设计与验证

活塞环梯形角是评价活塞环加工质量的关键参数,随着技术与工艺的进步,传统的接触式梯形角测量方案已不能满足现代的生产需求。分析接触式梯形角测量方案存在的问题,提出了基于光谱共焦位移传感器的非接触梯形角测量方案,并从传感器的选型、组合测量头的设计和夹紧机构的设计3个方面展现了全新的测量系统设计方案。通过对测量系统进行误差分析和可行性验证,证明了新的设计方案具有可行性,为研制新型非接触式活塞环梯形角测量仪提供了全新、有效的思路。

基于激光位移传感器的可视化表面粗糙度测量系统

表面粗糙度是表面微观几何形状误差,它是评价材料加工质量的一个重要参量。传统接触式测量表面粗糙度容易造成表面划伤,且测量速度低,不适合在线测量,而非接触式测量方法能够克服上述不足。本文设计了一种基于激光位移传感器的非接触式表面粗糙度测量系统,对设定区域扫描,实现对物体表面微观变化的在线检测,通过分析反射光强的变化,获得物体表面形貌变化及偏差信息。该系统采用MP340单片机进行数据处理,借助可视化人机交互界面实时监测被测物体表面状态结果。实验测试表明,系统原理直观,测试数据精确可靠,抗背景光干扰能力强,轴向检测范围在1~80µm的测量,精度小于5µm,为实际应用提供一种技术参考。

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法。随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用。对激光三角位移测量系统进行概述和讨论。根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式。分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较。最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势。

基于球形目标的激光位移传感器光束方向标定

搭建了非接触式的三坐标测量系统以便精密测量三维型面。将激光位移传感器通过具有两个回转轴的回转体安装在测量机的Z轴上,从而可根据待测表面的形状来调整传感器的方位。为了使传感器在各个方位上实现测量功能,提出了基于球形目标的光束方向标定方法,并详细阐述了其数学原理。标定时,驱动测量机使传感器分别沿测量机的X,Y和Z轴做等间距步进,根据步长和激光束长度的变化建立方程组求解出激光束所在直线的单位方向向量。最后,多次测量尺寸参数已知的六面体标准块规,检验了该测量系统的重复性。结果显示,该系统的测量不确定度为0.048mm;测量另一直径已知的被测球时,传感器在各个方位上的误差小于0.05mm,表明所提出的标定方法使测量系统达到了逆向工程的使用要求。得到的数据表明,本文所提出的方法有较高的标定精度和较好的重复性,为实现三维型面的快速扫描测量奠定了基础。

基于PSD的一维位移测量系统

介绍了PSD(Position Sensitive Detector)传感器的结构及工作原理,设计了一种基于PSD的非接触精密位移测量系统。系统包括PSD传感器、控制系统和上位机3部分。对控制系统的硬件电路进行了详细介绍,控制系统以STC89C52RC单片机和具有24位转换精度的AD7714为核心。单片机通过AD7714采集PSD传感器的输出信号,再对采集到的位移信号分析处理后将数据打包通过RS-485接口传给上位机,位移值在上位机界面上显示出来,实现了对系统的远程控制和实时测量。系统的量程为-10^+10 mm,测量分辨率达到了1μm,测量精度较高。

线性霍尔传感器在直线位移中的应用

为了实现实时的无接触直线位移测量,通过线性霍尔传感器获取磁场强度信号,采用定时中断方式完成数据采集,并以MSP430F169单片机作为运算及控制单元。考虑到普通的永磁无法形成梯度、线性的磁场分布,因此,在改进磁铁结构的基础上,提出了线性霍尔传感器非线性方法的测量方案,实现了对位置信号的无接触实时精确测量。实验结果表明,该霍尔变送器系统能实现对位置值的准确测量。

应用数字散斑相关法测量结构振动位移和频率

将数字散斑相关法应用于测量结构振动的位移和频率,对振动结构标记人为散斑或者利用结构本身较明显的天然散斑作为目标点,利用摄像机连续采集一系列数字图像,结合数字散斑相关法,对目标点散斑进行识别,计算其在图像中位置的变化以获得目标点位移,进而通过FFT变化得到频率。在振动台水平正弦激励某模型结构的实验中,通过与位移计测量结果的比较证明,所提出的方法是可行的,并且具有工程可接受的精度。通过试验详细探讨了散斑的选取对测量结果的影响。本文方法可方便的应用于桥梁、建筑、空间结构等土木工程结构的振动位移与频率的非接触、全景式多点同时监测。

集成激光位移传感器与线性编码器的自由曲面测量方法及系统

利用激光位移传感器在小测量范围内精度高和线性编码器大量程高精度、动态测量的特点,研究开发了一种大量程自由曲面非接触测量系统。分析了激光位移传感器和线性编码器的测量原理和特点,并对其进行了相关实验标定。以LabVIEW为系统软件平台,采用改进多项式自动跟踪算法对一球体截面进行了测量。实验结果表明:该系统测量稳定可靠,可对测量倾角≤±45°的自由曲面进行高精度测量。

激光位移传感器的计算机辅助设计和实验验证

根据被测物体的表面反射模型，采用光线追踪法对所设计的激光位移传感器进行了计算机仿真，利用复合形法进行结构参数优化。在结构优化基础上，使用单片球面透镜获得了较高的线性关系。实验表明，此方法可以缩小传感器的结构尺寸、提高精度、降低成本。

彩色光谱共焦传感器误差溯源及其校准方法分析

针对国内光谱共焦传感器校准方法不统一、计量特性难以比较等问题,提出3种基于精密标准器的光谱共焦传感器校准方法,并基于此开展校准和计量特性评定。分别采用精密位移台、高精度测长仪与激光干涉仪3种标准器对光谱共焦传感器的基本误差、线性度、重复性、回程误差等参数进行校准,3种方法所测某种光谱共焦传感器的最大误差分别为2.76,3.40,1.17μm,线性度分别为0.689%,0.850%,0.293%,重复性分别为1.463,1.324,0.787μm,回程(迟滞)误差为0.51μm。校准结果表明:所提出的3种计量特性校准方法是有效的,光谱共焦位移传感器计量特性满足使用要求,其中,激光干涉校准法精度最高且可靠。研究成果有助于提高彩色光谱共焦位移传感器校准效率和可靠性,并为大尺寸玻璃平面度的高精度测量提供坚实的技术支撑。

板式换热器波纹板深度在线检测方法研究

目前板式换热器波纹板深度的检测方式主要是人工检测,该检测方式的检测结果难以保障,相对于传统的接触式探针测量,研究设计了一套基于激光位移传感器的非接触式测量方式,根据不同的波纹板结构,设计出最佳的采集路径,采用自适应迭代中值滤波算法对采集数据进行降噪处理,降噪后的数据转换为可视化图像区域以及灰度图像,可直观高效地提取检测区域,用最小二乘法拟合波纹板垫片槽区域,利用统计学中的矩计算波纹深度参数,判断波纹板质量。软件上采用多线程设计,解决了采集数据与处理数据相互干扰的问题,提高了检测速度。经过大量现场测试表明,单点算法检测平均时间为40.932 6 s,宽波纹板片检测值与设计值比较,检测准确率达到99.3%,窄波纹板片检测准确率达到94.5%,该设计为板式换热器波纹板深度检测提供了一种自动方式,在检测速度和检测结果上优于人工检测,能够快速有效地检测出波纹板深度值,具有一定的实用价值。

基于光纤传感技术的金属线胀系数非接触测量

针对传统金属线胀系数测试方法存在的缺陷,介绍一种新颖的金属线胀系数实时非接触测量方法。该方法是利用反射式光纤位移传感器输出特性曲线的线性区实现微位移测量的原理,从而实现对金属线胀系数的测量,实验给出了测试结果:黄铜棒的线胀系数为 18. 81×10-6 /℃,铁棒的线胀系数为11. 69×10-6 /℃。该方法无论是操作过程还是测量精度都优于传统测量方法。