风洞实验中飞行器表面的摩擦力不足空气压力的0.1%, 对于小面域、小量程的表面摩擦力测量, 存在准确性与力天平可靠性相悖的矛盾。因此, 基于杠杆原理及石英的压电效应, 该文设计了一种对毫牛级表面摩擦力放大测量的二维力压电传感器, 并通过静态标定实验和动态脉冲激励实验分别评价其测试性能。实验表明, 该传感器量程可低至50 mN, 非线性误差和重复性误差均小于1%, 固有频率为2 428 Hz, 满足风洞试验中表面摩擦力的测量需求。

里奥滤光器广泛应用于太阳观测中进行光谱扫描成像，为保证其数据的有效性与准确性，必须定期对其进行在线标定。传统的在线标定方法要求环境光强具有较高稳定性，而本文提出了一种能够实时修正由环境扰动导致的太阳光强变化对标定过程影响的里奥滤光器在线标定方法。该方法通过单色光成像观测通道与里奥滤光器扫描成像观测通道联合观测的方式，以单色光成像通道的观测结果获得外界环境对太阳光强扰动的信息，在线校正滤光器的观测扫描数据，降低由环境扰动造成的太阳光强非稳定性带来的干扰。基于七波段太阳大气层析成像系统，对 Hɑ(656.28 nm)扫描成像通道的里奥滤光器和 TiO(705 nm)单色光成像通道进行了联合观测标定实验。实验结果表明，该方法有效消除了太阳光强非稳定性对滤光器实测光谱轮廓的影响，对中心波长位置定标精度优于 0.005 nm，提升了里奥滤光器在线标定的准确性和对环境的适应性。

提出了一种通过驱动副锁定组合实现变胞的超冗余并联机械臂, 其基础构型是3-PUPS并联机构, 对机械臂进行了误差建模与分析, 并通过标定系统测量了机械臂实验样机的定位误差。首先, 提出了通过对3-PUPS机构各驱动副的组合锁定实现机械臂变胞的设计思路, 从而使机械臂可以根据任务需求改变自身构型和性能; 然后, 采用含误差源的闭环矢量回路法, 建立了机械臂3-PUPS机构的误差传递模型, 并以此为基础, 分析了机械臂的各误差源对其运动平台输出误差的影响规律; 接着, 根据各误差源对机械臂的输出误差影响程度, 确定了各主要运动副配合零件的加工精度等级及公差, 在此基础上研制出机械臂的实验样机; 最后, 采用一套高精度的工业机器人标定系统对机械臂的实验样机进行了定位误差测量, 实验表明: 机械臂的运动平台的位置误差均在0.005~0.038 mm之间, 姿态误差均在0.010~0044°之间, 位置误差比通用式工业机器人的位置重复定位精度0.05 mm略有提高, 姿态误差与通用式工业机器人的姿态重复定位精度0.045°相当。

辐射定标数据在目标辐射特性数据测量和仿真试验应用中均有重要作用。首先对焦距固定红外探测系统外场定标方法进行了初步分析。采用近距离直接扩展源法、远距离扩展面源法和平行光管定标法对焦距固定红外探测系统进行了定标实验研究。实验发现: 近距离直接扩展源法对旋转的红外探测系统不适用; 远距离扩展面源法对路径辐射、路径透过率和环境辐射修正较为困难; 平行光管定标法操作较为麻烦, 但考虑目标特性数据的有效性和实用性, 需考虑平行光管定标。文中对焦距固定红外探测系统辐射外场定标技术改造研究、红外目标特性测量系统研制具有较大的参考意义。

针对轴承的故障早期诊断和在线实时监测, 提出了一种新型过约束平面并联三维力/力矩传感器。通过采用分支轴线均不过传感器中心的6条对称分布的测力分支, 该传感器可同时测量轴承径向载荷和轴向力矩。根据静力学平衡方程, 求解了其测量数学模型; 基于传感器测量模型与性能指标分析了传感器性能, 进而对其各结构参数进行优化设计。研制了传感器样机及其加载标定实验系统, 开展了加载标定实验, 得到了该传感器的测量精度。标定实验结果显示: 传感器径向力测量精度为2.56%, 力矩测量精度为0.92%, Ⅰ类误差为2.56%, 最大Ⅱ类误差为2.29%。文中所做工作, 为将该新型过约束平面并联三维力/力矩传感器应用于在线实时测量轴承径向载荷和轴向摩擦力矩奠定了基础。

基于比色测温原理, 系统分析了中心波长、 波长带宽、 立体角等因素对仪器响应速度和测温精度的影响, 确定了适用于瞬态高温测量的系统参数。 提出了基于光电转换系数和工作波长上下极限的比色高温传感器响应计算方法。 在优化的标定温度下, 用高温黑体炉进行标定实验, 通过对标定数据的分析确定了仪器实际工作参数, 并对传感器温度响应进行了计算。 结果表明用该方法计算得到的响应关系误差在1%以内。 利用该比色高温计现场测试了燃料空气爆炸场的瞬态温度响应, 得到了爆轰区温度随时间、 距离的变化规律。