旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波，是旋变测角误差的主要来源，影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先，分析旋变测角误差产生的机理，获知其幅值误差和正交误差的互不相关性，并证明对旋变输出信号进行幅值调整和相位差调整可实现二次谐波误差校正。然后，在旋变和旋变数字信号转换器（Resolver-to-Digital Converter，RDC）之间设计基于比例放大的幅值校正器和基于交叉调节的相角校正器。最后，根据误差信号在线性控制系统中特征频率不变的特性，对伺服系统进行匀速控制，以角速度频谱中二次谐波频率的幅值为参考基准，分别调整幅值校正器和相角校正器，校正二次谐波误差。实验结果表明：本方法可将旋变二次谐波测角误差幅值降低78.5%，伺服系统速率波动量降低40.5%。本方法实现了旋变二次谐波测角误差的自校正，大幅提升了旋变的测角精度和伺服系统的转速控制稳定度。
测角传感器 旋变 测角误差 自校正 angel position sensor resolver angle measurement error self-correction
西安应用光学研究所 智能感知实验室，陕西 西安 710065
DETR（detection transformer）算法是一个基于Transformer的目标检测算法，具有检测速度快、检测效果好的优势。介绍了一种利用DETR算法及双目视觉原理对道路环境下的人、车、自行车、信号灯等目标进行构建的测量系统。分析了双目测距、相机标定、目标检测以及目标匹配的原理，并以此为基础构建了测量系统。采用目标检测算法检测视野中的目标，利用双目视觉原理对检测到的目标进行测距，同时分析了测量系统中测量误差的来源，并计算其对结果的影响。该算法在KITTI数据集及现实环境中进行测试，测量系统基线为45 cm，对15 m～80 m的指定目标检出率高于90.6%，测距误差小于5.8%，在RTX 2080Ti平台上能够实时运行。
双目视觉 目标检测 测量系统 测量误差 binocular vision target detection measurement system measurement error
1 中国科学院 空天信息创新研究院，北京00094
2 中国科学院大学 光电学院，北京100094
全视场外差动态干涉仪在面形测量方面具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，适合用于长焦距面形的动态干涉测量以及大口径光学元件的测量。但是干涉仪系统内部光学元件性能不理想以及元件装配存在误差等，会在干涉光路中引入频率混叠，影响干涉仪的测量精度。为了分析混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响，从混频产生的原因出发，建立了由混频引入的测量误差的理论模型，分析了混频程度对测量精度的影响，分析结果表明，测量误差与混频程度呈非线性正相关，混频会造成测量面形结果上叠加一个和干涉条纹相同频率的周期性误差。搭建了全视场外差动态干涉测量实验系统，验证了不同混频程度对面形测量精度的影响，当混频程度为0.029时，面形测量误差为0.053λ；当混频程度为0.120时，面形测量误差为0.110λ，与仿真分析结果吻合。本文的研究对研制高精度全视场外差动态干涉仪具有实际意义。
干涉测量 全视场外差 混频 测量误差 interferometry full-field heterodyne frequency mixing measurement error
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
在传统焦度计测量中, 由于被测镜片后表面曲率半径变化, 使得镜片后顶点与光阑表面无法完全重合, 造成焦度测量误差随镜片度数增大而增大的情况。针对此传统测量上无法克服的测量误差, 提出了一种利用不同焦度镜片图像提取不同特征的方法, 获得了不同焦度镜片的特征数据集, 并将特征数据集利用机器学习中k-近邻聚类算法(KNN algorithm)进行分类。选取折射率为1.551的-20 ~+20m-1每隔1m-1的单焦点镜片, 折射率为1.56与1.60的-15 ~+8m-1每隔0.5m-1的单焦点镜片进行镜片图像采集。实验结果表明, 所提方法下分类的精准度、召回率与F1评分均为100%, 三个模型均能正确识别其对应的所有测试镜片, 克服此测量误差。
焦度计 测量误差 KNN算法 focimeter measurement error KNN algorithm
1 合肥师范学院物理与材料工程学院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031
3 合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601
为了减小拉曼散射光波长相关损耗、光电探测器附加噪声及散射光中的瑞利噪声对分布式光纤温度传感器测温误差的影响，通过分析分布式光纤温度传感系统的解调原理提出了一种反斯托克斯光降噪方法。将光纤按照环形结构铺设，以每次测量的反斯托克斯光信号中菲涅耳反射峰后的基底噪声平均值作为动态本底噪声，利用两段处于不同温度的光纤消除动态本底噪声后的瑞利噪声。反斯托克斯光降噪解调法从原理上避免了参考斯托克斯光引入的测温误差，消除了本底噪声和瑞利噪声导致的测温误差。实验结果表明，修正的分布式光纤温度传感系统的最大测温误差从5.4 ℃降低到0.6 ℃，测温准确度有明显提高。
光纤光学 分布式光纤传感系统 拉曼散射 环形结构 噪声抑制 测温误差 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1906003
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
光电编码器测角误差的检测是编码器在研制和生产过程中必不可少的工作。目前, 人工手动检测装置检测过程复杂、效率较低, 耗时较长, 很难用于批量生产的产品检测。为了弥补现有手动检测装置的不足, 以自准直仪-多面棱体组合作为测量基准, 以步进电机和STM32来实现自动化, 设计了一种绝对式光电编码器测角误差的自动检测系统。阐述了系统的检测原理及软硬件设计, 分析并计算了系统精度, 其扩展不确定度为1.6″。对同一编码器进行手动和自动检测后, 结果分别为6.3″和7.3″, 实验表明检测系统自动检测结果准确。通过本系统进行检测, 检测过程无需人工操作, 效率较高, 在光电编码器的批量检测中, 可以体现出本系统的优势; 此外, 相较于传统的人工手动检测, 通过本系统进行检测更能反映编码器在实际工作中低速转动时角度位置精度的真实情况。
光电编码器 测角误差 自准直仪 步进电机 自动化检测 photoelectric encoder angle measurement error autocollimator stepper motor automatic detection
1 河南科技大学 河南省机械设计及传动系统重点实验室， 河南洛阳47003
2 贵阳新天光电科技有限公司， 贵州贵阳550018
圆光栅安装偏心引起的测角误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素，而对圆光栅安装偏心引起的测角误差进行修正是提高圆光栅测角精度的有效方法。本文分析了圆光栅安装偏心与测角误差之间的关系，建立了基于双读数头的圆光栅偏心测角误差理论模型，提出了一种基于非对径安装双读数头的圆光栅偏心测角误差修正方法。仿真及实测试验表明，在双读数头非对径安装时，新方法对读数头安装误差和圆光栅偏心误差造成的测角误差的修正效果明显优于双读数头均值法。试验中，当两读数头对径安装误差约为4°时，新方法修正后的测角误差为均值法修正后测角误差的二分之一以下，其中仿真试验中由均值法修正后测角误差为1.785″， 新方法修正后的测角误差为0.720″。
圆光栅 双读数头 测角误差 误差修正 circular grating double reading head angle measurement error error correction
重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响, 导致测温误差增大的问题, 提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法, 以减少测温误差。首先根据红外测温原理, 搭建了红外测温实验平台, 获取了不同环境温度下的测温数据; 然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合, 得到了红外测温补偿模型; 最后对其进行了实验验证。实验结果表明, 使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿, 得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29%, 说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响, 有效提高了红外测温精度。
红外测温 环境温度 测温精度 补偿方法 测量误差 infrared temperature measurement ambient temperature temperature measurement accuracy compensation method measurement error
1 中国电力科学研究院 高电压研究所，北京0092
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院，辽宁大连11604
设计了一套基于红外热辐射光源的光声光谱多组分气体分析仪。通过分析多组分气体间交叉干扰的主要因素以及特征气体的红外吸收谱线，确定了中红外带通滤光片的参数。利用标准气体对设计的光声光谱仪进行标定，研究了待测气体之间交叉干扰的定量关系，并利用湿度发生器对装置受到水气干扰情况进行分析。实验结果表明，C2H2对CH4、CH4对C2H6的干扰水平分别达到10.49 μV/（μL/L）、18.66 μV/（μL/L），其他烃类气体间的干扰可以忽略。CO2对CO、CH4、C2H2和C2H4干扰响应度分别为1.615 μV/（μL/L）、0.055 μV/（μL/L）、0.130 μV/（μL/L）以及0.016 μV/（μL/L）。此外，水气对C2H2、CH4、C2H6、C2H4、CO和CO2都会产生一定的干扰，干扰的响应度分别为0.591 μV/（μL/L）、0.421 μV/（μL/L）、0.071 μV/（μL/L）、0.007 μV/（μL/L）、0.051 μV/（μL/L）和0.055 μV/（μL/L）。实验结果表明C2H2对CH4、CH4对C2H6、CO2对CO以及高浓度水气对其他气体的检测会产生较高水平的干扰，在测量过程中应当考虑扣除。
光声光谱 多组分气体检测 红外光谱 交叉干扰 测量误差 Photoacoustic spectroscopy Multi-gas detection Infrared spectroscopy Cross interference Measurement error
