一、应用不确定度原理分析光纤端部位置不确定度(论文文献综述)
褚楚[1](2021)在《基于激光干涉的高精度计量装置研发及路面轮廓量测的量值溯源》文中研究表明本文研发了一种基于激光干涉的路面轮廓计量装置,提出了路面轮廓计量的溯源体系,并对路面轮廓计量进行了量值溯源,填补了国内在路面轮廓计量溯源体系建设方面的空白,完成了一项标准仪器的建立。标准计量仪器是计量体系中用于量值传递的标准设备,研究和开发路面轮廓的标准计量仪器是实现路面轮廓计量量值传递的重要手段。在路面工程中,用于量值传递的标准仪器尚未建立,本研究开发的路面轮廓计量装置能够极大提高传统方式测量的精度,保证工程质量,节省测量成本。建立基于激光干涉条纹的计量校准方法和溯源体系,将完善路面工程的计量传递与溯源,为路面轮廓的三维测量提供重要的技术依据。本文基于干涉条纹轮廓测定法,结合理论分析和室内外实验,探索了提高测量精度的方法,并将该方法运用到路面轮廓的测量中,而后基于该方法设计并建造了路面轮廓计量装置,并以国家标准样件为基准对该装置进行了量值溯源。本文的路面轮廓计量装置可以为国内其他等级的路面轮廓测量装置提供校准和标定的依据。本文在现有研究的基础上,对基于干涉条纹的路面轮廓三维测量方法进行了系统研究。主要研究内容和成果如下:1)通过试验,对影响系统测量精度的各系统参数(如干涉条纹入射角、条纹空间频率、纤芯距等)进行了分析。结果表明,当入射角为13°时,三维重构的结果较好,该参数既能减小噪声对三维测量结果的影响,又能将扫描盲区限制在合适范围以内,可以将13°定义为最优入射角;系统测量精度随着条纹空间频率的增加而提高,但当条纹空间频率过高时,条纹对噪声的敏感度增强,将降低测量精度;当纤芯距为0.75mm时,条纹发射器能投射出较高空间频率的干涉条纹,且能保证干涉条纹的可识别性,使得远距离(500mm-1800mm)投射时仍保持较高的测量精度;2)根据精度影响因素的结论,改进了条纹发射器的构造,设计并制造了适用于测量路面轮廓的计量装置。该装置的扫描系统可以通过传动系统在三维笛卡尔坐标内的任意位置扫描被测路面,产生直径约在45.98-165.52mm之间的条纹图案,三维测量精度可达±0.1mm,分辨率可达0.053mm,填补了干涉条纹测量技术在路面轮廓测量中的缺失;3)从后处理的角度对三维图像重构的影响因素进行了分析,探究了减少干扰信息的方法,改进了重构的算法,弥补光束发散角引入的误差,从而提高系统的三维重构精度。结果表明,采用单一分量法、分段线性变换、构建反高斯函数、小波降噪等来处理原始条纹图像,可有效修复条纹图像的余弦分布特征,滤除干扰信息,实现对路面三维轮廓信息的提取,优化后的算法可使得获取的三维数据更准确;4)探究了路面轮廓三维测量值与标准值之间的差异,分析了误差来源,对系统在不同测量高度下的误差进行了探索。完成了路面轮廓计量在量值溯源体系中的关键环节:将该路面轮廓计量装置溯源到了计量标准,计算了路面轮廓计量装置的标准不确定度;用该装置标定新制的路面裂缝标准件,计算了路面裂缝标准件的标准不确定度。而后对实际路面的轮廓进行了三维重构,结果显示该装置可以较准确地反应沥青路面的三维形貌。
赵士元[2](2021)在《基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究》文中认为应变测量是结构健康监测、实验力学以及精密测量领域重要的研究内容之一,结构本身力学特性的差异以及复杂的载荷分布使得结构的应变场存在应变变化范围大、空间分布不均匀的特点,这些特征对应变测量方法的测量量程、空间分辨力以及测量精度等指标提出了更高的要求。光纤类应变传感器通过将光纤粘贴在被测结构表面可以实现对结构应变场的测量,其中,基于光频域反射原理的分布式光纤应变测量方法在空间分辨力上具有远高于其他光纤类传感器的优势,近年来受到学者的关注。然而该方法中还存在如测量模型不完善、探测方法存在局限性以及空间测量特性不一致等问题,这些问题严重制约了测量系统测量量程等性能的提高。针对现有基于光频域反射原理的分布式应变测量方法中存在的问题和不足,本文开展了基于宽带瑞利散射光谱探测的分布式光纤应变测量方法的理论研究与实验验证,本文主要内容如下:针对现有测量中缺少完整测量模型导致应变测量量程的提升缺乏理论指导的问题,建立了一种基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量理论模型。定量描述了光频域反射系统中各参量与瑞利散射光谱不同相位分量间的数学关系,建立了入射信号光波段和瑞利探测光谱与应变间的映射模型,确定了光频域反射系统中两类应变检测方式,通过对空间相邻采样点间相位差施加约束确定了应变测量量程与光谱探测带宽间的线性对应关系。该模型完善了现有基于光频域反射原理的分布式测量理论,为实现0.01ε级应变测量量程的分布式光纤应变测量提供了理论基础。针对现有信号光调制技术调谐范围低导致光纤瑞利散射光谱探测带宽受限的问题,提出了一种基于多波段光谱精准拼接的光纤瑞利散射光谱探测带宽拓展方法。证明了特征光纤局部瑞利散射光谱特征对光频判定作用的唯一性,通过选取特征光纤并提取其局部瑞利光谱,并根据光频判定作用确定测量光纤相邻波段瑞利光谱的拼接位置,实现了光纤瑞利散射光谱的高精度拼接。该方法无需借助任何外部波长标定设备即可完成相邻波段拼接位置的高精度获取,有效拓展了光纤瑞利散射光谱的探测带宽。利用分布反馈式激光器阵列构建了多波段扫频干涉测量系统,实验结果表明通过该方法可以实现35.013 nm的宽带瑞利散射光谱探测,波段之间拼接误差小于2 pm。针对现有应变解算方法存在的测量特性在空间上的一致性难以保证的问题,分析了传统应变解算方法的局限性,提出了一种基于瑞利散射光谱相关性评价函数最优解计算的分布式光纤应变解算方法。该方法构造了一个具有单峰的瑞利散射光谱相关性评价函数,将应变解算问题转化为计算瑞利光谱相关性评价函数最大值在探测带宽约束内对应的最优解,主导空间测量特性差异的光纤空间错位在最大值处被消除,保证了空间测量特性的一致性。在上述研究基础上,搭建了基于多波段扫频干涉的分布式光纤应变测量系统,通过标准光纤拉伸装置对测量系统的测量性能进行实验验证。实验结果表明,在7 m测量长度内应变的空间分辨力为8 mm,测量量程为0.01ε,扩展不确定度优于15με。对集中受力下的复合材料板以及变形下的柔性板上布设的光纤进行了分布式应变测量,结果证明了所提出的分布式光纤应变测量方法在非均匀应变场测量上的可行性。
柴豪杰[3](2020)在《樟子松方材高频真空干燥热质模型及干燥效能提升研究》文中指出由于木结构建筑具有天然、低碳环保、环境调控等诸多优点,因此备受人们青睐,需求逐年递增,对用于木结构的大断面构造材的需求相应增大。对这些木材进行高效、高品质干燥已成为迫切需要解决的关键问题。诸多干燥技术中,高频真空干燥技术结合了高频干燥与负压干燥的优点,是这些木材理想的干燥方式。然而,木材高频加热过程中温度分布均匀性差,若操作不当会使其加剧,严重影响干燥质量和效能;高频真空干燥过程中,木材含水率、应变等无法实时在线检测,制约着干燥理论研究的深入和干燥技术研究的发展;此外,需要研究木材适宜的预处理技术,以改善其渗透性、有效抑制干燥开裂、提高高频真空干燥质量和效能。鉴于此,本文以适用于木结构建筑立柱的端面120mm×120mm樟子松(Pinus sylvestris Var.Mongolica Litv.)小径木含髓心方材为试材,以解决上述问题为目标,建立、求解及验证高频真空干燥过程中的传热传质模型,在此基础上对高频加热均匀性改进措施进行探讨、以提升高频加热效能,实现高频真空干燥过程中木材含水率分布变化预测及干燥应变检测,以优化并可靠实施干燥工艺、提升干燥效能;对试材进行干燥前的热湿预处理,以改善渗透性、抑制干燥表裂、提升干燥效能。不仅对优化干燥工艺、提高干燥品质、提升干燥效能意义重大,而且能为干燥过程精准自动控制提供依据。本论文的主要研究内容与结论如下:(1)高频加热干燥相关模型建立求解常用的木材热学、介电性能等参数的检测及含水率和温度对其影响规律解析。对樟子松不同含水率、不同温度下的导热系数,及不同纹理方向、不同含水率下的介电性能参数进行检测,分析含水率、温度及纹理方向对樟子松导热、介电性能的影响。结果表明:导热系数随温度升高、含水率的增大而增大。介电常数随含水率的增大而增大,其中纤维饱和点之下呈指数关系,纤维饱和点之上呈线性关系。分别得到精度较高的导热系数、介电常数关于含水率、温度的回归方程。导热系数计算值与实验值的相关系数为93%;介电常数各回归方程的计算值与实验值的相关系数分别为99.1%、99.5%、99.8%,符合程度良好。(2)高频加热过程中木材内部传热模型及加热均匀性改进研究。利用有限元法建立相关模型,并进行求解、验证及分析;在此基础上,改变模型中极板间距、供电极板面积、介电常数、加热时间、材堆长度和宽度等参数,求解分析各参数对材堆高频加热均匀性的影响;最后提出木材高频加热均匀性改进方案并验证改进效果。结果表明:①模拟与实测温度的均方根误差(RMSE)值的变化范围为0.0074-0.074;对比模拟与实测加热速率的误差分析,干燥前期和后期精度较高,误差在2%-4%之间,在纤维饱和点附近误差为21.8%;整体上模型精度良好,可以很好地预测高频加热过程中木材温度分布变化。②材堆温度分布,在厚度方向上,呈现中心层温度(62℃-70℃)最高,上、下表层温度(50℃-56℃、50℃-55℃)最低;在长度方向上,中心温度(53.5℃-65.4℃)低于两端温度(50.7℃-68.6℃);在材堆与接地极板间放置一层已干燥的一定厚度薄板,且木材、干薄板、极板间不留间隙;极板面积与材堆水平截面积相同相适、高频连续加热时间控制在5min-15min之间,加热均匀性最佳。③高频加热均匀性改进后,供电与接地极板间的电磁场分布均匀性、材堆加热均匀性都明显提高,试材中心位置与长度、宽度、厚度方向的温差分别缩小7.6℃、1.7℃、3.4℃,温度分布更加均匀,加热效果更为理想。(3)高频真空干燥过程中木材传质模型研究。基于BP(Back Propagation)神经网络算法,利用实时在线测量的数据构建模型,把干燥时间、测点位置和木材内部温度、水蒸气压力作为BP神经网络模型的输入量,预测干燥过程中木材含水率的变化。结果表明:模型结构为4-6-1(输入层-隐含层-输出层),训练样本的决定系数R2和均方差分别为0.974和0.07355,说明神经网络模型具有较好的泛化能力。与实验值进行对比,预测值基本符合实验值的变化规律和大小,误差分布在2%左右,沿试材厚度方向上含水率各测点预测误差分布在2%之内,表明BP神经网络模型能够对高频真空干燥过程中木材含水率的变化进行仿真预测。(4)高频真空干燥过程中木材应变分布及变化研究。结果表明:①数字图像相关(DIC)技术与传统应变测量手段相比,测量精度可提高1.7%-5.3%,能够设置于改装后的高频真空干燥设备,实现干燥过程中木材应变的在线监测。②弦径向干缩率随含水率下降而增大,干燥后期,相同含水率时弦向干缩率近似于径向的2倍。③干燥前期,应变较小且分布比较均匀;干燥后期,受年轮、早晚材材质差异的影响,径向分布比弦向更分散;径向分布呈两端为压缩应变,中心部位为拉伸应变;弦向分布呈左侧为拉伸应变,右侧为压缩应变。(5)热湿预处理对木材高频真空干燥效能影响的研究。在高频真空干燥前,分别对试材进行饱和湿空气、常压饱和蒸汽软化处理及继后变定处理(在软化状态拉应力下产生拉伸塑化变定即拉伸机械吸附蠕变,相应产生应力松弛,进而抑制开裂),探讨软化处理及变定处理对含水率分布、干燥速率、干燥开裂以及干燥应变的影响规律。结果表明:①饱和湿空气及常压饱和蒸汽软化处理使得试材初含水率降低2.6%-6%;含水率分布更加均匀,干燥后试材横断面含水率偏差,素材为2%,预处理材小于1%;干燥速率提高,素材、饱和湿空气处理材及常压饱和蒸汽处理材的干燥速率分别为0.268%/h、0.333%/h和0.398%/h;该方法能降低试材干燥应变,减少试材开裂,但不能完全抑制开裂。②继软化处理后的变定处理可以在适当的工艺条件下抑制表面开裂,有效改善樟子松试材的干燥质量;对比分析不同预处理工艺的干燥质量,得到较适宜处理工艺为:90℃饱和湿空气软化处理12h后,干球温度120℃、湿球温度90℃条件下变定处理8h。
赵显宇[4](2020)在《基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究》文中提出科研和工业领域的高速发展对大尺寸的精密测距技术提出了更高的要求,另一方面,光学频率梳的发明也为激光测量技术的发展增添了许多可能。近年来,基于光学频率梳的精密测距技术得到了广泛地研究,光学频率梳测距技术可观的精度潜力和良好的数据溯源性使其可以成为新一代精密测距技术的理想选择。本文聚焦光频梳测距技术,选用生成简单、运行稳定的电光调制光学频率梳作为光源,提出基于电光调制三光梳的合成波长测距法和基于电光调制光频梳的光谱干涉测距法两种方案对电光调制光频梳的测距能力进行研究。从理论和实验角度讨论了两种测距方案的非模糊范围及测量精度,进而讨论了电光调制光频梳的测距潜力。随后对这两种方案进行了仪器化设计,分别在远距离测距和非合作目标测距两种典型应用场景下进行了实验,分析了电光调制光频梳测距方案的工程适用性。具体研究如下:提出电光调制三光梳合成波长测距法,旨在实现兼顾大非模糊范围的高精度绝对测距。该测距方案利用多外差干涉测距原理,使用重复频率不同的电光调制光频梳的各阶梳齿组建一系列尺寸不同的合成波长链,使用相位式测距手段进行绝对距离测量。大尺寸的合成波长负责粗测,用以保证足够大的测距非模糊范围;小尺寸的合成波长负责精测,用以保证测距精度。在70 m的绝对测距实验中,与增量式激光干涉仪相比,达到10-7·L的测距一致性。提出电光调制光频梳光谱干涉测距法,利用多波长激光干涉的光谱调制特性,使用经过色散补偿与非线性扩谱的宽光谱电光调制光频梳作为光源,通过解算干涉光谱的包络频率得到待测距离。并使用等频率间隔重采样和二次方程脉冲峰值拟合算法对方案中的系统误差进行改善。在70 m的绝对测距实验中,与参考干涉仪相比,得到±13 μm的测距一致性。开展了电光调制光频梳光源及测距光路的仪器化设计,并进行远距离测距实验。实验中,受气流湍动的影响,合成波长法与光谱干涉法的测距精度均出现明显下降。其中光谱干涉法因为非模糊范围较短,失去了远距离测量数据的有效性;而合成波长法因其具有兼顾精度和非模糊范围的优点可以在全量程保持数据的有效性,在足够的数据更新率和测量时间的保证下,甚至有可能监控气流湍动引起的光程变化。进行了电光调制光频梳非合作目标测距实验,使用平面镜、毛玻璃和金属平铣样块的波脊和波谷四种被测目标进行了对照实验。对四组实验目标的回光功率、光斑形状及偏振态做了探测和分析,并对平铣样块波脊和波谷处的回光功率与角度关系进行实验验证。由于非合作目标表面粗糙度的影响,回光功率明显下降,光斑形状也随着表面纹理有所畸变,对合成波长法的测距量程和精度都产生了一定影响。然而,在光谱干涉实验中,在全量程内均能得到有效的测距结果,而测距精度与光谱干涉法自身的分辨力维持在相同的水平,证明了光谱干涉法的微光测距能力,也证明了光谱干涉法具有较高的测距鲁棒性。研究表明,电光调制光频梳具有良好的测距应用潜力。而基于电光调制光频梳的合成波长法和光谱干涉法两种测距方案在不同的应用场景下各有优势。基于电光调制三光频梳的合成波长测距法具有兼顾高精度和大非模糊范围的绝对距离能力,同时数据更新率较高,可以完成大尺寸的高精度测距工作;而电光调制光频梳光谱干涉方法微光测量能力较高,可以适应复杂被测表面的高精度测距需求。
顾廷炜[5](2020)在《压电式压力电测系统校准及不确定度评定关键技术研究》文中认为动态压力测量在武器系统性能评价中应用广泛,如枪炮的膛内压力测量、各类弹药的爆炸冲击波压力测量等。压电式传感器具有优秀的动态性能,因此针对这类动态压力测试对象,目前普遍采用压电式压力电测系统。然而,由于压电式压力电测系统低频特性较差,不宜采用静态校准,且不同测试对象对应的压电式压力电测系统中传感器的安装方式、所处的测试环境以及实测压力的波形特征均不相同,因此,需根据实际测试对象的特点,研制合适的压力校准装置,研究相应的准静态和动态压力校准技术,提出对应的工作特性参数和动态传递特性求取方法,以提高校准工作效率和压力校准精度。此外,对于压电式压力电测系统而言,不确定度是表征其测试结果质量好坏的重要指标,动态压力的时域瞬变性使得现有的静态不确定度计算方法已无法准确地衡量动态测试结果的好坏,因此,需开展准静态和动态校准条件下的压电式压力电测系统不确定度评定技术研究。基于上述考虑,本文以火药燃气压力、空中冲击波压力和水下冲击波压力等典型压电式压力电测系统为研究对象,基于动力学建模理论、BP神经网络、遗传算法、灰色理论和有限元仿真等方法,开展相关的校准技术、工作特性参数求取方法、动态修正方法和不确定度评定方法研究。论文的主要工作如下:(1)针对压电式压力电测系统存在的低频特性不佳、不宜采用静态标定的问题,研究了一种基于落锤装置的比对式准静态校准方法。通过分析压电式压力电测系统的电路特性,为准静态校准方法在降低静电泄漏,抑制输出漂移方面的有效性提供了理论依据;介绍了落锤装置的工作原理和比对式准静态校准方法,组建了标准压力监测系统,并分量程段进行了量值传递,量传结果表明,标准压力监测系统在高低两个量程段内均有着较高的压力监测精度;通过相关的比对式准静态校准试验求取了被校系统的灵敏度、非线性和重复性等工作特性参数,验证了比对式准静态校准工作特性参数求取方法的可行性。(2)针对传统比对式准静态校准方法存在的标准压力监测系统成本高、试验效率低等问题,提出了一种基于遗传神经网络(GABP)算法的校准装置参数配置及压力电测系统准静态校准方法。通过训练准静态校准试验样本数据,建立了落锤装置的工作参数与所产生的压力峰值和脉宽之间的数学模型,模型的压力峰值和脉宽预测误差分别低于0.7%和0.2%;基于GABP神经网络预测模型求取了被校压力电测系统的工作特性参数,求取结果与传统的比对式准静态校准方法相近,验证了该校准方法的可行性。(3)针对传统比对式准静态校准方法和基于遗传神经网络算法的准静态校准方法存在的不足,研究了一种基于自研力传感器的绝对式准静态校准方法。分析了力传感器安装连接方式所导致的预紧力、惯性力和动态性能下降对力值测量的影响,以现有落锤装置中的锤头结构作为弹性敏感元件研制了一种高精度应变式力传感器,通过理论研究、仿真分析和静动态校准试验,验证了力传感器的机械强度、抗弯性能和静动态特性均满足要求;通过分析影响压力校准精度的各个因素对力和压力的关系模型进行了研究,并提出了相应的参考压力峰值修正方法,修正后的压力峰值和参考压力峰值之间的误差不超过0.7%;基于绝对式准静态校准方法求取了被校系统的工作特性参数,求取结果与前文校准方法相近,验证了该校准方法的可行性。(4)针对空气和水下冲击波压力电测系统动态校准存在的问题,开展了基于空气激波管和预压水激波管的压力电测系统动态校准及动态补偿方法研究。通过有限元仿真分析了水下冲击波压力的传播规律、水激波管内平面波的形成规律以及水激波管内腔长度、静态预压值和炸药装药量等因素对冲击波压力的影响;组建了标准和被校压力电测系统,基于空气激波管和预压水激波管进行了动态压力校准试验,在此基础上对被校压力电测系统的动态传递特性进行了求取;对被校系统传递函数的数学模型进行系统辨识,并采取了相应的动态补偿措施,补偿后,被校系统的动态特性指标得到了改善,动态误差明显减少。(5)为了解决基于比对式、GABP模型和力传感器三种不同准静态校准方法的压力测量不确定度评定问题,分析了准静态校准中参考压力值和被校压力电测系统测量不确定度的影响因素,并基于传统的GUM方法、Monte Carlo法以及不确定度传播定律对典型火药燃气压力典型系统的不确定度进行了求取;针对压电式压力电测系统不确定度评定中存在的“以静代动”现象和小样本测量问题,提出了一种基于灰色理论和神经网络算法的动态测量不确定度评定方法,并运用该方法对典型空中和水下冲击波压力电测系统的动态不确定度进行了计算。
胡友勃[6](2020)在《基于相关光子定标的绝对辐亮度测量方法研究》文中指出激光在非线性光学晶体中发生自发参量下转换效应,产生时间、波长和方向严格相关的成对光子。基于相关光子的绝对量子效率定标是一种单光子级别的高精度绝对辐射定标新方法,通过符合测量获得单光子探测器的绝对量子效率,具有不依赖外部辐射标准的独特优势,在光辐射计量、空间遥感和量子信息等领域具有重要的应用前景。本文概述了相关光子定标的技术优势和当前国内外开展的相关研究工作,提出了基于相关光子定标的绝对辐亮度测量方案,搭建了绝对辐亮度测量装置,论证了相关光子产生、泵浦光截止和符合探测等关键模块的设计方案,实现了自校准和观测两种工作模式。自校准模式基于相关光子定标获得装置的探测效率,观测模式测量目标光源得到的光子计数率,根据辐亮度测量方程得到目标光源的绝对辐亮度。本文对相关光子源、单光子探测器和符合测量装置的性能进行测试,分析相关光子定标的性能参数对定标结果的影响。搭建了相关光子的光谱分布测试装置,测量了 460nm~1000 nm波段的出射角度和数率分布。通过单色仪分光和符合测量实现了 580 nm~910 nm宽波段范围的时间相关性,为相关光子的宽谱段定标提供了依据。测量了单光子探测器死时间、后脉冲和暗计数等影响测量精度的技术参数,分析了高光子计数率下死时间和后脉冲等参数对相关光子定标精度的影响。开展了时间数字转换和时间幅度转换两种符合测量方法的比对测量实验,定标了105s-1~106 s-1光子计数率下通道探测效率,分析两种方法的修正因子,修正后两种方法定标结果在106 s-1光子计数率的相对偏差从1.39%降低到0.13%,提高了相关光子定标精度。本文开展了单色积分球光源的绝对辐亮度测量实验,推导了绝对辐亮度测量方程,测量了通道探测效率、光子计数率和立体角等方程中的参数,对自校准模式和观测模式的光谱带宽、线性和偏振特性等修正量进行评估。分析测量的不确定度来源,得到的不确定度为1.8%。通过在光路中插入衰减片和更换单光子探测器,模拟了 70%的系统光电衰变,获得的绝对辐亮度测量相对标准偏差小于0.38%,验证了相关光子定标能够校正系统自身衰变的技术特色。本文开展了基于两种定标体制的绝对辐亮度测量比对实验,采用溯源于低温辐射计的参考标准辐射计与基于相关光子定标的装置进行比对,测量目标光源的绝对辐亮度值,两者测量结果的相对偏差小于0.7%,归一化偏差En小于1,说明基于相关光子定标的绝对辐亮度测量可以实现与目前最高计量标准相当的不确定度,为进一步发展和应用这种新型定标技术提供了直接的实验研究支持。
肖兴维[7](2020)在《基于机器视觉的高精度自动微装配系统的关键技术研究》文中研究说明微小型零件的空间几何测量精度决定了微装配系统的装配质量与效率,当前由于视觉测量具有连续性、灵活性、高精度等优点,为微装配系统首选的测量方式之一,但单目视觉测量维度有限,无法准确地测量出微小型零件的三维空间位姿信息,又由于在复杂的装配环境中,微小型零件常因工况环境的几何干涉无法保证其在视觉成像范围内,因此如何提高测量系统的环境适应性与准确快速测量微小型零件的空间位姿是提高微装配系统的装配质量与效率的关键。本文将响应速度快、抗干扰能力强的二维倾角仪引入到测量系统中去,与正交双目视觉构成组合测量系统,提出了一种基于正交双目视觉与倾角仪组合测量空间相对位姿的方法,以实现跨尺度微小型零件精密测量与自动装配。研究了视觉成像的基本过程及相机标定原理,结合刚体变换理论构建了正交双目视觉测量模型,求解了特征点空间的三维坐标。基于三垂线定理,推导了倾角仪与姿态角的输出关系,建立了组合测量系统各坐标系间的位置转换关系,构建了微小型零件空间位姿组合测量模型。由于倾角仪测量精度高、抗干扰能力强,确保了组合测量系统的环境适应能力与位姿测量精度。列举了成像过程的干扰因素并对图像噪声的来源进行了分类,按噪声对图像的影响构建了噪声模型并选取了相应的滤波方式。针对成像图片可视化细节信息少的问题,推导了灰度变换的几种形式。采用两种坐标提取算法结合图像预处理对标定板圆心进行坐标提取,以此对比两算法的坐标提取精度,并为组合测量系统提供一种稳定可靠的坐标提取算法。搭建了高精度自动微装配实验平台,以光纤阵列与连接头为测量与装配对象,验证了组合测量系统的精度与可靠性。为了确保组合测量模型的准确性,采用2D轮廓仪对光纤阵列与连接头进行分时测量与求解,与六自由调整平台调整值进行比较,验证了空间位姿测量模型的准确性。分析了测量过程中测量误差与不确定度的来源,并选取了相应的不确定度评定方法,根据输入量与输出量之间的映射关系,推导了测量值的灵敏系数,并对测量不确定度分量进行合成。基于组合位姿测量的数学模型,构建了系统的测量合成不确定度模型,并对各不确定度分量进行了分析与求解,验证了组合测量系统测量结果的可靠性。
方传智[8](2020)在《基于双SPM探针的微球测量方法研究》文中研究表明在微纳测量领域,微纳米三坐标测量机(micro-nano CMM)是用于微小型零器件测量的精密工具,其精度通常控制在数百纳米。微纳米三坐标测量机的测头顶端是一个直径为数十至数百微米,球度为数十至数百纳米的微球,微球的轮廓误差量级与微纳三坐标测量机的精度等级近似,因此必须对微球轮廓进行精确测量,从而修正微纳坐标测量机的误差,保证测量机精度。目前国内外针对微球的测量方法可以分为接触式和非接触式两类:接触式测量能达到较高精度,但依赖于研究团队开发的特定设备,如超精密三坐标测量机,超高精度回转轴等;非接触式测量主要利用光学方法,但受限于衍射极限影响,精度只能达到微米量级。本文在分析国内外研究基础上,根据现有条件,提出利用双扫描探针(SPM,Scanning Probe Microscope)对微球轮廓进行测量的方法,在实现接触式测量高精度的基础上避免了对特定超精密设备的依赖。本文将自制的大长径比钨探针与石英音叉组合制备成高分辨力的扫描探针,双探针在微球两侧相对测量的方法得到微球最大截面圆轮廓,通过测量多个最大横截面圆轮廓组合得到微球的球轮廓。在截面圆测量过程中通过翻转测量两个相对位置截面圆的方法分离并修正了主要误差,对其余误差进行总结并对微球测量结果进行了测量不确定度评定,最后以修正微孔测量为例,介绍了微球测量的应用。本文的主要研究内容及成果总结如下:(1)研究基于双SPM探针的微球轮廓测量理论。研究了利用双探针翻转测量微球最大截面圆,进而通过多个大截面圆组合进行微球三维球体轮廓测量的方法。分析了微球测量过程中的各项误差,对影响测量精度的运动误差和探针对不准误差进行了理论推导和实验分离,在完成主要误差分析基础上,总结了测量过程中其他误差:包括各向微动台运动的二次阿贝误差、微球多角度旋转误差、旋转结构加工误差等,系统完成了微球测量过程中的误差理论分析。(2)研制基于双探针的微球测量装置。利用双SPM探针与大行程微动台组合搭建微球测量结构,研制了微球测量机械装配、对准和微动台驱动等硬件结构。在Lab VIEW软件中搭建了微球测量、驱动控制和数据处理软件,调试运行程序实现微球三维轮廓测量。(3)研究微球测量结果的不确定度评定。为了更科学合理地评价微球测量结果,针对测量的微球截面圆直径、圆度、球径和球度进行了测量不确定度评定。研究了基于蒙特卡洛方法(MCM)的现代不确定度评定方法,基于微球截面圆圆度和球度模型,利用计算机数值计算直接得到高斯分布,根据高斯分布得到截面圆圆度和微球球度测量不确定度评定结果。在对微球截面圆直径和球径评定时,根据模型计算无法直接得到结果,因此研究了复用二次计算的MCM方法,得到微球截面圆直径的测量不确定度,进而扩展得到微球球径的测量不确定度。(4)微球测量应用研究。在完成微球测量和不确定度评定后,本文研究了利用微球测量结果对微孔测量结果进行修正的方法。介绍了利用石英音叉谐振式测头测量汽车发动机喷油嘴微孔的原理:谐振测头顶端是一个自制光纤微球,在测量微孔过程中,谐振式测头通过顶端微球最大截面圆周触碰微孔内壁,测头微球最大截面圆周的形貌参数影响微孔测量结果的精度。因此本文研究了利用测量微球各向半径值对微孔测量结果进行修正的方法,通过误差修正理论和实验保证了微孔测量结果可信。基于以上研究,本文系统完成了基于双SPM探针的微球轮廓测量和误差分析,实现了接触式高精度测量,对误差修正后的结果利用蒙特卡洛方法进行不确定度评定,得到科学完整的微球测量结果。在完成微球测量基础上,对用于微纳米三坐标测量机的谐振式测头测量微孔的结果进行修正,说明了微球测量的应用价值,为进一步研究利用微球修正微纳米三坐标测量机误差,提升微纳米三坐标测量机精度和应用价值提供研究基础。
刘丽莹[9](2019)在《精密光谱辐射计的定标与特性表征》文中研究说明光谱辐射计作为一个高数据维和多参数维的精密光电仪器系统,仪器精度的评估与优化需要建立在高通量数据统计与矩阵数据分析的基础上。仪器系统中各种微分模型的降维和积分模型的升维需要测试分析并进行反复迭代运算,导致系统量化表征模型复杂、数据运算量大。基于多维参数和高维数据的光谱辐射计系统表征模型的发展滞后于核心器件及系统的研制,是制约光谱辐射测量系统精度提高的根本原因。随着计算机在测控与数据分析中的应用发展,光谱辐射测量相关的仪器建模及计量分析研究也日益增加,但是准确评估和优化光谱辐射计定标精度研究仍然存在一些亟待深入研究的关键问题。针对光谱辐射计多维参数误差特性中杂散光量化表征建模、CCD非线性模型的双参数相关影响特性建模以及计量定标不确定度评估中关键参数误差特性等问题,开展了以下研究工作:(1)为获取完整的系统参数信息用于实现参数调控,设计了光谱辐射计,为误差特性表征与定标研究提供了仪器基础。对接收函数特性、杂散光特性、狭缝耦合特性几个关键影响环节进行了分析研究和优化设计;为消除因体积减小而加强的杂散光影响,采用线性渐变滤光片和优化杂散光陷阱的方法分别对带内高阶杂散光与带外漫射杂散光进行了杂散光抑制优化。(2)在获取光谱辐射计系统参数基础上,对光谱辐射计误差特性中的杂散光特性进行了量化表征建模并计算不确定度的评估值。在杂散辐射矩阵测量数据基础上,以关键几何特征点为基础,构建了基于带外抑制和背景杂散辐射的杂散光特性量化表征模型。定量给出了所设计的光谱辐射计的杂散光特性评估结果:带外抑制小于0.1%,背景杂散辐射上限小于0.01%,统计均值约为0.001%。该结果表明所设计的光谱辐射计中的杂散光抑制设计有效,达到了单色仪系统的杂散光抑制水平。进一步结合谱段范围和光谱分辨带宽,计算出杂散光对测量不确定度的评估值为2%,为合成不确定度的定量计算提供依据。(3)为了准确评估及抑制光谱辐射计的非线性误差影响,进行了CCD非线性特性量化表征、建模校正及计算不确定度的评估值。对CCD探测器的积分时间和光强灰阶2个关键参数的非线性参数依赖特性进行了实验与建模研究,给出CCD的非线性量化表征函数,并以此为基础实现了测量过程中的CCD多尺度非线性修正。采用该模型进行非线性校正后与监测功率计数据进行比较,得出该模型能够将CCD非线性相对偏差从18%降低至2%以内,有效地降低了光谱辐射计的非线性误差,得到不确定度评估值2%,为合成不确定度的定量计算提供依据。(4)通过建立杂散光和非线性误差模型,解决了光谱辐射计系统误差量化表征问题,可以进一步对光谱辐射计进行精确定标。在波长定标中对数据处理组合算法进行了参数优化,实现了波长定标精度达到1/10像素波长间隔;在辐射定标不确定度的评估中,通过积分时间调控实验证明精度的波长依赖特性实际上是信噪比依赖,提出了以信噪比作为示性参数的逐像素调控定标方法,解决了定标精度的波长依赖问题。数据表明,卤钨灯光源定标系统在2小时内的不确定度评估结果小于0.5%。然后,在定标系统不确定度测试评估结果基础上,结合杂散光和非线性的误差特性表征计算给出的不确定度评估值,最终计算出合成不确定度3.8%作为仪器精度,达到了系统设计要求,可进行外场测试评估。(5)为了验证误差特性评估模型及精度优化的有效性,进行了应用验证实验及对比测试分析。首先进行了太阳辐射观测应用实验验证研究,测试结果显示精密光谱辐射计能够有效用于地基气象光谱辐射的业务观测,提供精细的太阳光谱分析数据。之后与日本EKO公司的MS700型太阳光谱辐射计(MS700是目前全球气象光谱辐射测量的标准仪器)进行室外观测比对分析。测试结果显示,所设计的SVG光谱辐射计定标精度(3.8%)优于MS700标称的定标精度(4%),通过与ISO9845标准太阳光谱比较,SVG型光谱辐射计波长分布偏差的标准差比MS700低1%左右。SVG型光谱辐射计的定标精度和分辨带宽误差均优于MS700,验证了误差特性表征模型与定标参数优化结果的有效性。通过对光谱辐射计误差特性表征及优化调控方法研究,使光谱辐射计的精度(3.8%)优于标准精度要求(<5%),所涉及的建模及分析评估方法研究为光谱辐射计量仪器精度的进一步提高提供了有效手段。
江承成[10](2019)在《基于等强度梁的FBG应变传感器标定系统开发》文中认为本文开发了基于等强度梁的FBG应变传感器静态与动态标定测试系统,该系统包括硬件标定系统与LabVIEW开发的软件标定系统。静态标定系统可实现(-2000~~+2000)με的静态标定,重复性小于1.18%,标准不确定度为13.58×10-6ε(K=2);动态标定系统可实现3-500 Hz的动态标定,标定应变范围为0~862.48με,相对误差小于2.04%,标准不确定度为18.34×10-6ε(K=2)。介绍了FBG应变传感器的原理、优点与应用领域,归纳了FBG应变传感器在静态标定与动态标定的研究现状;基于等强度梁装置,提出了本文拟开发的基的FBG应变传感器标定系统的研究目标与内容。阐述了等强度梁的原理与应用,根据指标要求设计了等强度梁的尺寸规格。通过理论计算与仿真分析,论证了设计的等强度梁的可行性。结合等强度梁表面应变相等的特性,确定了FBG应变传感器的静态标定方案与动态标定方案。按照动态标定方案的需求,设计制作了测试标定设备激光测振仪,并通过理论计算验证了激光测振仪的准确性与可行性。研制的激光测振仪的频率范围为0-1OOOHz,相对不确定度0.5%(K=2),测量位移的相对偏差小于1.4%。利用上位机软件LabVIEW,开发了FBG应变传感器标定系统。系统可便捷地计算标定相关参数与绘制图表,实现了静态标定的灵敏度、线性度等特性参数计算与灵敏度曲线的拟合,完成了动态标定的灵敏度计算与灵敏度曲线拟合。经过大量的实验研究,证实了开发的标定系统能实现对FBG应变传感器±2000 με静态标定,重复性小于1.18%,准确度高;能实现对FBG应变传感器3-500 Hz动态标定,最大862.48 με的动态大应变标定,相对误差小于2.04%,重复性小于1.5%。本文开发的FBG应变传感器标定测试系统,其系统稳定性高、重复性好、不确定度低,并验证了该型号的FBG应变传感器动态特性良好。
二、应用不确定度原理分析光纤端部位置不确定度(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、应用不确定度原理分析光纤端部位置不确定度(论文提纲范文)
(1)基于激光干涉的高精度计量装置研发及路面轮廓量测的量值溯源(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 选题背景 |
1.2 研究意义 |
2 绪论 |
2.1 激光干涉技术的发展状况 |
2.1.1 激光干涉技术在国外的发展状况 |
2.1.2 激光干涉技术在国内的发展状况 |
2.2 路面轮廓测量技术 |
2.2.1 基于雷达测距的路面轮廓三维测量技术 |
2.2.2 基于激光测距的路面轮廓三维测量技术 |
2.2.3 基于三维结构光的路面轮廓三维测量技术 |
2.3 量值传递与量值溯源 |
2.3.1 量值溯源与量值传递的定义 |
2.3.2 量值溯源与量值传递的必要性 |
2.3.3 计量基准与计量标准 |
2.4 存在的问题 |
2.5 研究内容 |
3 准静态高精度路面计量装置的原理 |
3.1 干涉条纹的产生 |
3.2 CCD相机捕捉图像的原理 |
3.3 获取三维信息的原理 |
3.4 本章小结 |
4 准静态高精度计量装置的研发 |
4.1 条纹发射器的设计 |
4.1.1 分光器的选择 |
4.1.2 光纤的选择 |
4.1.3 激光器的构成 |
4.1.4 输出端的设计 |
4.2 系统参数的设计 |
4.2.1 路面扫描方式 |
4.2.2 镜头焦距的确定 |
4.3 路面扫描装置的设计 |
4.4 干涉条纹的调试 |
4.5 对设计参数的验证 |
4.5.1 相机与出射光的之间的夹角对条纹图像质量的影响 |
4.5.2 改进的纤芯距对三维信息提取精度的改善 |
4.6 路面准静态高精度计量装置的制作 |
4.7 本章小结 |
5 路面条纹图像的处理 |
5.1 数字图像处理 |
5.2 对路面条纹图像的预处理 |
5.2.1 路面条纹图像的获取 |
5.2.2 预处理的原因 |
5.2.3 灰度变换 |
5.2.4 图像增强 |
5.2.5 背景光强均衡化 |
5.2.6 条纹图像的降噪 |
5.3 图像预处理有效性的验证 |
5.4 傅里叶变换法提取相位变化量 |
5.5 相位解包裹 |
5.6 相位信息转化为三维数据算法的优化 |
5.7 本章小结 |
6 系统的测量误差 |
6.1 不同测量高度下的误差 |
6.2 误差来源的分析 |
6.2.1 相位偏移对相位变化量的影响 |
6.2.2 条纹的投射距离的测量误差对测量结果的影响 |
6.2.3 背景光强对误差的影响 |
6.3 本章小结 |
7 路面轮廓三维重构的量值溯源及实际应用 |
7.1 不确定度的评定方法 |
7.1.1 不确定度产生的原因 |
7.1.2 标准不确定度的评定方法 |
7.1.3 合并样本标准偏差 |
7.2 路面轮廓计量装置的溯源 |
7.3 路面裂缝标准样件的溯源 |
7.4 沥青路面的实测 |
7.4.1 测量沥青路面样本1 |
7.4.2 测量沥青路面样本2 |
7.5 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 应变测量技术研究现状 |
1.2.1 应变片电测法 |
1.2.2 数字图像相关方法 |
1.2.3 光纤应变测量 |
1.3 光纤应变测量技术研究现状 |
1.3.1 准分布式光纤应变测量技术 |
1.3.2 分布式光纤应变测量技术 |
1.4 基于OFDR原理的分布式光纤应变测量技术研究现状 |
1.4.1 OFDR应变测量方法概述 |
1.4.2 激光波长调制技术 |
1.4.3 分布式应变解算方法 |
1.5 本领域存在的科学问题和关键技术问题 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量模型 |
2.1 引言 |
2.2 基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量模型 |
2.2.1 光纤应变测量模型 |
2.2.2 模型参数分析 |
2.3 基于多波段扫频干涉的分布式光纤应变测量系统 |
2.3.1 多波段扫频干涉结构 |
2.3.2 拼接误差影响分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于多波段光谱精准拼接的瑞利散射光谱探测带宽拓展方法 |
3.1 引言 |
3.2 基于局部瑞利散射光谱特征的光谱拼接方法 |
3.2.1 特定光纤段的光频判定作用 |
3.2.2 多波段光谱精准拼接方法 |
3.2.3 系统各参量相互作用分析 |
3.3 基于DFB激光器内调制的多波段信号光实现原理 |
3.3.1 波长调谐机理分析 |
3.3.2 稳态特性分析 |
3.3.3 瞬态特性分析 |
3.3.4 总热阻分析 |
3.3.5 多波段信号光构建 |
3.4 瑞利散射光谱探测带宽拓展方法实验验证 |
3.4.1 多波段扫频干涉系统搭建 |
3.4.2 DFB激光器电流–波长调谐模型验证 |
3.4.3 多波段测量信号拼接方法验证 |
3.4.4 多波段扫频信号光非线性校正 |
3.4.5 瑞利散射光谱探测范围验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于光谱相关评价函数最优解计算的分布式应变解算方法 |
4.1 引言 |
4.2 第二类应变检测方式及其解算方法局限性分析 |
4.3 基于相关性评价函数最优解计算的分布式应变解算方法 |
4.4 应变解算方法实验验证 |
4.4.1 分布式应变解算方法验证 |
4.4.2 分布式应变求解的并行化计算 |
4.5 本章小结 |
第5章 实验结果与分析 |
5.1 引言 |
5.2 标准光纤拉伸应变测量 |
5.2.1 分布式光纤应变测量系统性能实验 |
5.2.2 应变测量结果的不确定度分析 |
5.2.3 与现有同类方法指标的对比 |
5.3 典型结构件分布式应变场测量 |
5.3.1 复合材料应变场测量 |
5.3.2 柔性板结构应变场测量 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)樟子松方材高频真空干燥热质模型及干燥效能提升研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 高频真空干燥特点及影响木材高频真空干燥效能的问题 |
1.2.1 高频真空干燥特点 |
1.2.2 高频真空干燥优点 |
1.2.3 高频真空干燥过程中基本操作 |
1.2.4 影响木材高频真空干燥效能的问题 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 高频加热温度场研究现状 |
1.3.2 含水率检测研究现状 |
1.3.3 干燥应力应变研究现状 |
1.3.4 预处理工艺研究现状 |
1.4 本文的研究目的意义 |
1.5 本文的主要研究内容 |
1.6 本研究的技术路线 |
1.7 本文的主要创新点 |
2 樟子松导热及介电性能参数检测及分析 |
2.1 引言 |
2.2 材料和方法 |
2.2.1 樟子松导热系数检测 |
2.2.2 樟子松介电参数检测 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 樟子松导热系数检测结果及分析 |
2.3.2 樟子松介电参数检测结果及分析 |
2.4 本章小结 |
3 高频加热过程中木材内部传热模型及加热均匀性研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料和方法 |
3.2.1 高频加热木材内温度场仿真模型构建 |
3.2.2 高频加热木材内温度场仿真模型验证 |
3.2.3 木材高频加热均匀性研究 |
3.2.4 木材高频加热均匀性改进方案及验证 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 木材高频加热温度场模型验证 |
3.3.2 木材高频加热均匀性研究 |
3.3.3 木材高频加热均匀性改进方案及验证 |
3.4 本章小结 |
4 高频真空干燥过程中木材传质模型研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料和方法 |
4.2.1 木材内部温度、水蒸气压力分布在线检测 |
4.2.2 BP神经网络模型 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 隐藏层节点数的确定 |
4.3.2 模型性能分析 |
4.3.3 含水率变化预测分析 |
4.3.4 分层含水率预测误差分析 |
4.4 本章小结 |
5 基于DIC技术的木材高频真空干燥应变检测及分析 |
5.1 引言 |
5.2 材料和方法 |
5.2.1 DIC技术检测木材干燥应变的可行性研究 |
5.2.2 基于DIC技术的木材高频真空干燥应变检测研究 |
5.3 结果和讨论 |
5.3.1 DIC技术检测木材干燥应变的可行性研究 |
5.3.2 基于DIC技术的木材高频真空干燥应变检测及分析 |
5.4 本章小结 |
6 木材热湿预处理对其高频真空干燥效能影响的研究 |
6.1 引言 |
6.2 饱和湿空气及蒸汽预处理对木材高频真空干燥效能影响的研究 |
6.2.1 材料和方法 |
6.2.2 结果和讨论 |
6.2.3 小结 |
6.3 变定处理对木材高频真空干燥效能影响的研究 |
6.3.1 材料和方法 |
6.3.2 结果和讨论 |
6.3.3 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
(4)基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 传统的激光测距技术及发展 |
1.3 光学频率梳的发展 |
1.3.1 基于锁模激光器的光频梳的发展 |
1.3.2 基于微谐振腔技术的光频梳的发展 |
1.3.3 基于电光调制技术的光频梳的发展 |
1.4 光学频率梳测距技术发展现状 |
1.4.1 基于时域特性的测距方法 |
1.4.2 基于频域特性的测距方法 |
1.5 光频梳测距问题梳理及本文主要研究内容 |
第二章 电光调制光频梳合成波长法绝对测距 |
2.1 电光调制光频梳的生成 |
2.2 多外差合成波长测距原理 |
2.2.1 合成波长测距原理 |
2.2.2 双光梳多外差合成波长测距原理 |
2.2.3 三光梳多外差合成波长测距原理 |
2.3 电光调制光频梳合成波长测距装置 |
2.4 基于希尔伯特鉴相的数据处理算法 |
2.5 实验结果及评价 |
2.6 本章小结 |
第三章 电光调制光频梳光谱干涉法绝对测距 |
3.1 光学频率梳光谱干涉测距理论 |
3.1.1 光谱干涉测距原理 |
3.1.2 光谱干涉测距非模糊范围与测量精度分析 |
3.2 电光调制光频梳光谱干涉测距实验 |
3.2.1 电光调制频梳光源配置方案 |
3.2.2 测距光路结构 |
3.3 数据处理及优化算法 |
3.4 实验结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 电光调制光频梳仪器化设计及室外远距离测距实验 |
4.1 室外远距离测量技术问题分析 |
4.2 电光调制光频梳测距装置仪器化设计方案 |
4.2.1 远距离测距收发镜组设计 |
4.2.2 电光调制光梳合成波长法远距离实验装置 |
4.2.3 电光调制光频梳光谱干涉法远距离实验装置 |
4.3 电光调制光频梳室外远距离测距实验结果与分析 |
4.3.1 电光调制光频梳合成波长法室外远距离测距实验结果 |
4.3.2 电光调制光频梳光谱干涉法远距离测距实验结果 |
4.3.3 实验结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 电光调制光频梳非合作表面测距实验 |
5.1 非合作表面测距问题分析 |
5.2 电光调制光频梳粗糙表面测距实验装置 |
5.2.1 粗糙表面测距预备实验 |
5.2.2 合成波长法非合作表面测距实验装置 |
5.2.3 光谱干涉法粗糙表面测距实验装置 |
5.3 电光调制光频梳非合作表面测距实验结果与分析 |
5.3.1 光与样块角度校准实验 |
5.3.2 合成波长法非合作表面测距实验结果 |
5.3.3 光谱干涉法非合作表面测距实验结果 |
5.3.4 实验结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本论文创新点总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(5)压电式压力电测系统校准及不确定度评定关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题的背景及意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 压力校准方法研究现状 |
1.2.2 测量不确定度评定方法研究现状 |
1.3 现有研究存在的主要问题 |
1.4 论文的主要研究内容及章节安排 |
2 压电式压力电测系统比对式准静态校准方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 比对式准静态压力校准方法 |
2.2.1 压电式压力电测系统输出特性分析 |
2.2.2 准静态校准压力源概述 |
2.2.3 压力脉冲频谱特性分析 |
2.2.4 比对式压力校准量传途径分析 |
2.3 标准压力监测系统组建及其静态校准 |
2.3.1 标准压力监测系统组建 |
2.3.2 标准压力监测系统静态校准 |
2.3.3 标准压力监测系统工作特性参数求取 |
2.4 典型被校压力电测系统组建及其校准试验 |
2.4.1 典型被校压力电测系统组建 |
2.4.2 压电式压力电测系统静压加载试验 |
2.4.3 典型被校压力电测系统校准试验 |
2.5 基于准静态校准的工作特性参数求取方法研究 |
2.5.1 工作特性参数求取方法研究 |
2.5.2 典型被校压力电测系统工作特性参数求取 |
2.6 本章小结 |
3 基于GABP算法的压电式压力电测系统准静态校准方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 神经网络算法概述及其优化方法研究 |
3.2.1 人工神经网络的概念及特点 |
3.2.2 神经网络算法优化方法研究 |
3.3 GABP神经网络预测模型研究 |
3.3.1 GABP神经网络预测模型的建立 |
3.3.2 GABP神经网络预测模型的训练 |
3.3.3 GABP神经网络预测模型的测试 |
3.3.4 GABP神经网络预测模型与BP神经网络模型的比较 |
3.3.5 GABP神经网络预测模型与多元非线性回归模型的比较 |
3.4 基于GABP神经网络预测模型的准静态压力校准实践 |
3.4.1 基于GABP模型的压力电测系统校准方法 |
3.4.2 基于GABP模型的压力电测系统工作特性参数求取 |
3.5 本章小结 |
4 压电式压力电测系统绝对式准静态校准方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于力传感器的压力电测系统绝对式校准原理 |
4.2.1 基于力传感器的压力校准原理 |
4.2.2 力传感器安装连接方式对力值测量的影响分析 |
4.3 力传感器安装连接方式对力值测量的影响试验研究 |
4.3.1 基于HBM力传感器的力值测量系统 |
4.3.2 基于HBM力传感器的压力校准试验 |
4.3.3 基于GABP算法的力值修正方法研究 |
4.3.4 基于HBM力传感器的压力校准局限性 |
4.4 专用力传感器设计与有限元仿真 |
4.4.1 专用力传感器设计 |
4.4.2 专用力传感器的理论研究和仿真分析 |
4.5 专用力传感器静动态特性分析 |
4.5.1 基于专用力传感器的力值测量系统 |
4.5.2 专用力传感器静态特性分析 |
4.5.3 专用力传感器动态特性分析 |
4.6 基于专用力传感器的力和压力关系模型研究 |
4.6.1 力和压力关系模型理论研究 |
4.6.2 压力校准精度影响因素分析 |
4.6.3 参考压力峰值修正方法研究及试验验证 |
4.7 基于专用力传感器的准静态压力校准实践 |
4.7.1 基于专用力传感器的压力电测系统校准方法 |
4.7.2 基于专用力传感器的压力电测系统工作特性参数求取 |
4.8 本章小结 |
5 压电式压力电测系统动态校准方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于空气激波管的动态压力校准方法 |
5.2.1 基于空气激波管的动态压力校准原理 |
5.2.2 典型空中冲击波压力电测系统组成 |
5.2.3 空中冲击波压力电测系统动态校准试验及传递特性求取 |
5.2.4 空中冲击波压力电测系统动态补偿方法研究 |
5.3 基于预压水激波管的动态压力校准原理 |
5.3.1 水下爆炸冲击波理论 |
5.3.2 预压水激波管动态压力校准装置 |
5.3.3 预压水激波管动态压力校准原理 |
5.4 水激波管爆炸冲击波压力场特性仿真研究 |
5.4.1 有限元仿真模型建立及其参数设置 |
5.4.2 水下爆炸冲击波压力传播规律研究 |
5.4.3 预压水激波管爆炸冲击波压力影响因素研究 |
5.5 水下冲击波压力电测系统动态传递特性求取方法研究 |
5.5.1 标准和被校压力电测系统组建 |
5.5.2 水下冲击波压力电测系统动态校准试验 |
5.5.3 压力电测系统动态特性影响因素分析 |
5.5.4 水下冲击波压力电测系统动态传递特性求取 |
5.6 水下冲击波压力电测系统动态补偿方法研究 |
5.7 本章小结 |
6 压电式压力电测系统不确定度评定方法研究 |
6.1 引言 |
6.2 基于准静态校准的压力测量不确定度影响因素分析 |
6.2.1 准静态压力校准系统组成 |
6.2.2 压力测量不确定度影响因素分析 |
6.3 基于准静态校准的压力电测系统测量不确定度评定 |
6.3.1 参考压力值测量不确定度评定 |
6.3.2 典型被校压力电测系统测量不确定度评定 |
6.4 基于水激波管动态校准的压力电测系统测量不确定度评定 |
6.4.1 水下冲击波压力电测系统测量不确定度影响因素分析 |
6.4.2 水下冲击波压力电测系统动态不确定度评定方法研究 |
6.4.3 水下冲击波压力电测系统动态测量不确定度评定 |
6.5 基于空气激波管动态校准的压力电测系统测量不确定度评定 |
6.5.1 空中冲击波压力电测系统测量不确定度影响因素分析 |
6.5.2 空中冲击波压力电测系统动态不确定度评定简析 |
6.6 本章小结 |
7 全文小结 |
7.1 论文主要工作及研究成果 |
7.2 论文的创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)基于相关光子定标的绝对辐亮度测量方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 传统辐射定标的方法 |
1.2 基于相关光子的定标方法 |
1.2.1 相关光子定标的原理 |
1.2.2 相关光子定标的研究发展现状 |
1.3 相关光子定标的应用 |
1.3.1 微弱光辐射计量 |
1.3.2 国际单位制量子化 |
1.3.3 航天遥感领域 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第2章 基于相关光子定标的绝对辐亮度测量装置 |
2.1 绝对辐亮度测量原理 |
2.2 绝对辐亮度测量装置的介绍 |
2.2.1 相关光子源模块 |
2.2.2 光路模块 |
2.2.3 探测模块 |
2.2.4 控制模块 |
2.2.5 积分球光源模块 |
2.3 绝对辐亮度测量装置的装调 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于相关光子定标的参数测试和分析 |
3.1 相关光子源测试 |
3.1.1 发散角和光子数率的理论推导 |
3.1.2 发散角、光子数率和时间相关性测试实验 |
3.1.3 测量设备和实验步骤 |
3.1.4 测量结果与分析 |
3.2 单光子探测器性能测试 |
3.2.1 单光子探测器性能参数 |
3.2.2 单光子探测器参数测试 |
3.2.3 测量结果与分析 |
3.3 符合测量测试 |
3.3.1 符合测量装置 |
3.3.2 测量结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 绝对辐亮度测量和不确定度分析 |
4.1 绝对辐亮度测量 |
4.1.1 实验步骤 |
4.1.2 通道探测效率 |
4.1.3 观测模式下的光子计数率 |
4.1.4 非公用光路的光学损耗 |
4.1.5 孔径光阑面积 |
4.1.6 立体角 |
4.1.7 线性修正 |
4.1.8 偏振特性 |
4.1.9 带宽修正 |
4.1.10 空间匹配修正 |
4.1.11 绝对辐亮度测量结果 |
4.2 绝对辐亮度测量的不确定度评估 |
4.2.1 通道探测效率的不确定度 |
4.2.2 观测模式光子计数率的不确定度 |
4.2.3 非公用光路的光学损耗的不确定度 |
4.2.4 立体角的不确定度 |
4.2.5 修正因子的不确定度 |
4.2.6 光源的不确定度 |
4.2.7 合成标准不确定度 |
4.3 系统衰变的非敏感性验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于标准探测器的绝对辐亮度测量 |
5.1 基于标准探测器的参考标准辐射计 |
5.2 绝对辐亮度测量 |
5.2.1 电流值 |
5.2.2 标准探测器的响应度 |
5.2.3 绝对辐亮度测量结果 |
5.3 绝对辐亮度测量的不确定度评估 |
5.3.1 标准探测器的电流不确定度 |
5.3.2 标准探测器的响应度不确定度 |
5.3.3 合成标准不确定度 |
5.3.4 比对结果和分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 主要的研究工作 |
6.2 主要创新成果 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(7)基于机器视觉的高精度自动微装配系统的关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及研究意义 |
1.2 微装配系统概述 |
1.3 微装配的特点 |
1.4 国内外研究现状 |
1.5 本文研究目的与内容 |
1.6 本文主要研究内容和结构框架 |
1.7 本章小结 |
2 基于机器视觉空间相对位姿测量技术研究 |
2.1 引言 |
2.2 相机成像原理 |
2.3 相机标定 |
2.3.1 线性标定 |
2.3.2 两步标定法 |
2.4 正交双目视觉测量原理 |
2.4.1 特征点位置求解 |
2.5 倾角仪与姿态角的输出关系 |
2.6 组合位姿测量原理 |
2.6.1 测量模型构建 |
2.7 本章小结 |
3 特征点的图像检测与识别技术 |
3.1 引言 |
3.2 图像预处理 |
3.2.1 图像滤波 |
3.2.2 图像灰度化 |
3.3 特征点的识别与检测 |
3.3.1 灰度重心法 |
3.3.2 霍夫变换法 |
3.4 本章小结 |
4 微小型零件装配定位实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 微装配系统平台设计性能指标 |
4.3 微小型零件的装配要求 |
4.3.1 高精密自动微装配系统简介 |
4.4 待装配零件与目标零件的精密对准实验 |
4.4.1 待装配零件与目标零件对准实现 |
4.5 2D轮廓仪参数验证 |
4.5.1 距离验证 |
4.5.2 角度验证 |
4.5.3 空间位姿测量模型验证 |
4.6 本章小结 |
5 微装配系统位姿测量不确定度分析 |
5.1 引言 |
5.2 测量系统的不确定度来源 |
5.3 测量不确定度的评定方法 |
5.3.1 标准不确定度A类评定方法 |
5.3.2 标准不确定度B类评定方法 |
5.3.3 测量不确定度的合成 |
5.4 组合测量系统的测量不确定度分析 |
5.4.1 组合测量系统的测量不确定度模型 |
5.4.2 组合测量系统不确定度分量 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(8)基于双SPM探针的微球测量方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 微球测量技术研究现状 |
1.2.1 微球接触式测量进展 |
1.2.2 微球非接触式测量进展 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 主要研究内容 |
第二章 基于双探针的微球测量方法及系统设计 |
2.1 测量原理及方法 |
2.1.1 音叉谐振式SPM测量原理 |
2.1.2 微球测量方法 |
2.2 微球测量硬件设计 |
2.2.1 微动台及控制器 |
2.2.2 探针及微球装配结构 |
2.2.3 视频显微镜 |
2.2.4 微球测量整体结构 |
2.3 微球测量系统软件设计 |
2.3.1 Aerotech微动台通讯程序 |
2.3.2 单微动台连续运动及数据存储调用程序 |
2.3.3 双探针测量运动控制程序 |
2.3.4 基于 Levenberg-Marquardt 与 Lab VIEW 的非线性最小二乘圆拟合程序设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 微球测量误差分析 |
3.1 Z向对准误差 |
3.2 X-Y平面内X向运动误差分离 |
3.3 X-Y平面内X向对不准误差分析 |
3.4 测量过程中的其他误差 |
3.4.1 微动台驱动过程中的其他角运动误差 |
3.4.2 旋转机构加工误差 |
3.4.3 多截面之间的旋转误差 |
3.5 误差分析的模拟结果 |
3.5.1 运动误差分离的模拟 |
3.6 本章小结 |
第四章 微球测量不确定度评定方法 |
4.1 微球测量不确定度评定方法介绍 |
4.2 截面圆直径及圆度测量不确定度评定 |
4.3 微球球径及球度测量不确定度评定 |
4.4 本章小结 |
第五章 微球测量及不确定度评定结果 |
5.1 红宝石微球测量结果 |
5.1.1 红宝石微球截面圆测量结果 |
5.1.2 红宝石微球误差分离和修正 |
5.1.3 红宝石微球测量结果不确定度评定 |
5.2 光纤微球测量结果 |
5.3 本章小结 |
第六章 微球测量应用 |
6.1 测量微球修正微孔尺寸的原理 |
6.2 测量微球修正微孔实验 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 研究总结 |
7.1.1 研究成果总结 |
7.1.2 本文主要创新点 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
(9)精密光谱辐射计的定标与特性表征(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
1.2 太阳光谱辐射测量技术的国内外研究现状 |
1.2.1 太阳光谱辐射观测仪器与技术的发展现状 |
1.2.2 光谱辐射计误差特性表征中的关键技术及现状 |
1.2.3 光谱辐射计定标中的关键技术及现状 |
1.3 论文内容安排 |
第二章 光谱辐射计系统设计 |
2.1 收光单元设计 |
2.2 导光单元设计 |
2.2.1 导光形式及材料光谱透过特性的选型设计 |
2.2.2 CSC光纤束的参数设计 |
2.3 分光单元设计 |
2.3.1 光栅分光单元的光学结构特点及选择 |
2.3.2 基于线性渐变滤光片及反射陷阱的消杂散光设计 |
2.3.3 CCD阵列光电探测器的参数特性分析与选择 |
2.3.4 狭缝参数的计算 |
2.3.5 光谱像面微调结构设计与调整方法 |
2.4 光电转换器件的模拟信号链路分析与设计 |
2.5 本章小结 |
第三章 光谱辐射计杂散光与非线性误差特性表征的建模研究 |
3.1 光谱辐射计杂散光特性建模 |
3.1.1 基于系统响应函数模型的杂散光特性分析 |
3.1.2 杂散光特性表征模型的构建 |
3.2 光谱辐射计非线性误差特性建模 |
3.2.1 光谱辐射计非线性特性的测试与分析 |
3.2.2 光谱辐射计非线性特性的建模与校正 |
3.3 本章小结 |
第四章 光谱辐射计波长及辐射定标的不确定度优化与评估 |
4.1 光谱辐射计的波长定标 |
4.1.1 波长定标原理及流程 |
4.1.2 定标过程参数对精度的影响研究 |
4.1.3 定标方程拟合平差及波长定标精度评估 |
4.2 光谱辐射计的辐射定标 |
4.2.1 卤钨灯光源系统的参数模型 |
4.2.2 基于卤钨灯的光谱辐射定标系统的不确定度测试评估 |
4.2.3 光谱辐射计的辐射定标 |
4.3 综合各项关键误差特性对定标不确定度合成计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 光谱辐射计的太阳辐射应用观测实验及比对评估分析 |
5.1 光谱辐射计的太阳辐射应用观测实验 |
5.1.1 太阳光谱辐照度的分量与地理参数之间的关系 |
5.1.2 太阳光谱辐照度与云的关系 |
5.1.3 太阳光谱辐照度数据的气象参数模型 |
5.2 光谱辐射计与日本EKO公司MS700的外场比对测试分析 |
5.2.1 与参考仪器性能指标的比对 |
5.2.2 与参考仪器测试数据的比对分析 |
5.2.3 比对测试结果讨论及偏差影响特性原因分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(10)基于等强度梁的FBG应变传感器标定系统开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光纤光栅传感器的概述 |
1.2.1 FBG应变传感器的原理 |
1.2.2 FBG应变传感器的优势 |
1.3 FBG应变传感器的应用 |
1.4 FBG应变传感器标定的研究现状 |
1.4.1 FBG应变传感器静态标定研究现状 |
1.4.2 FBG应变传感器动态标定研究现状 |
1.5 本论文的研究目标和内容 |
第二章 FBG应变传感器标定系统方案的设计 |
2.1 等强度梁的原理与可行性分析 |
2.1.1 等强度梁的原理 |
2.1.2 等强度梁的可行性分析 |
2.2 静态标定系统方案的设计 |
2.2.1 静态标定方案 |
2.2.2 静态标定平台的设计 |
2.3 动态标定系统方案的设计 |
2.3.1 动态标定方案 |
2.3.2 动态标定平台的设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 标定设备激光测振仪的研发 |
3.1 激光测振仪的原理 |
3.2 激光测振仪的光路研究与优化 |
3.2.1 干涉条纹对比度研究与分析 |
3.2.2 干涉条纹宽度研究与分析 |
3.3 激光测振仪的光电转换研究 |
3.3.1 光电倍增管的原理与选型分析 |
3.3.2 光电倍增管的电气参数匹配和分析 |
3.3.3 放大及整形滤波电路模块的设计 |
3.3.4 电磁屏蔽与隔振处理 |
3.4 测控模块 |
3.5 激光测振仪的校准与误差分析 |
3.5.1 激光测振仪的校准 |
3.5.2 激光测振仪误差分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于LabVIEW的应变传感器标定系统开发 |
4.1 标定系统应用需求分析 |
4.1.1 传感器的主要特性指标 |
4.1.2 标定需求分析 |
4.2 标定系统模块的开发 |
4.2.1 数据采集模块 |
4.2.2 数据记录模块 |
4.2.3 参数计算模块 |
4.2.4 数据保存模块 |
4.3 程序人性化处理 |
4.3.1 人机交互界面 |
4.3.2 帮助界面 |
4.4 本章小结 |
第五章 FBG应变传感器标定实验 |
5.1 标定系统的集成化 |
5.2 静态标定实验与分析 |
5.2.1 静态标定实验 |
5.2.2 实验记录与数据分析 |
5.3 动态标定实验与分析 |
5.3.1 动态标定实验 |
5.3.2 实验记录与数据分析 |
5.4 标定系统不确定度与误差分析 |
5.4.1 标定系统不确定度分析 |
5.4.2 标定系统误差分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
四、应用不确定度原理分析光纤端部位置不确定度(论文参考文献)
- [1]基于激光干涉的高精度计量装置研发及路面轮廓量测的量值溯源[D]. 褚楚. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究[D]. 赵士元. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]樟子松方材高频真空干燥热质模型及干燥效能提升研究[D]. 柴豪杰. 东北林业大学, 2020
- [4]基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究[D]. 赵显宇. 天津大学, 2020
- [5]压电式压力电测系统校准及不确定度评定关键技术研究[D]. 顾廷炜. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]基于相关光子定标的绝对辐亮度测量方法研究[D]. 胡友勃. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]基于机器视觉的高精度自动微装配系统的关键技术研究[D]. 肖兴维. 西南科技大学, 2020(08)
- [8]基于双SPM探针的微球测量方法研究[D]. 方传智. 合肥工业大学, 2020
- [9]精密光谱辐射计的定标与特性表征[D]. 刘丽莹. 长春理工大学, 2019(02)
- [10]基于等强度梁的FBG应变传感器标定系统开发[D]. 江承成. 厦门大学, 2019(09)