1 北京市计量检测科学研究院, 北京 100029
2 北京林业大学 工学院, 北京 100083
针对汽车侧滑试验台动态检定和校准的实际需求, 研制了一种基于激光位移测量技术的非接触式汽车侧滑试验台动静态校准装置。所提装置采用非接触式测量方法, 利用了激光位移测量技术, 同时采用丝杠运动控制技术, 实现了侧滑量的非接触式测量, 可以对汽车侧滑试验台动进行动态校准和静态校准。有效溯源表明, 基于激光位移测量技术的所提装置完全达到并超过了JJG 908-2009 《汽车侧滑检验台检定规程》 对于标准器的计量技术指标要求。所提装置的使用及后续推广应用将有助于推动激光位移测量技术在高精度计量检测领域的应用, 具有较高的示范作用和应用价值。
汽车侧滑试验台 激光位移测量技术 非接触式测量 动态校准 静态校准 automobile side slip tester laser displacement measurement technology non-contact measurement dynamic calibration static calibration
基于红外目标模拟器动态校准系统的应用场景, 分析了动态校准系统光学系统的设计特点, 指出光学系统应选择折反式二次成像光路结构。基于经典的光学系统无热化原理, 以光机材料精密搭配与计算为基础细化了该折反式光学系统的无热化方法, 基于该方法设计了F/2、焦距370 mm、工作波段3.7~4.8 ?滋m、总长为182 mm的光学系统, 光学系统采用512×512、15 ?滋m×15 ?滋m规格的斯特林制冷式探测器, 光学系统在-40~60 ℃范围内成像质量接近衍射极限。建立了光学系统鬼像和冷反射分析模型, 分析结果表明: 光学系统杂散光抑制能力较强、性能优异, 满足红外目标模拟器动态校准系统在复杂恶劣环境下的使用要求。
光学设计 红外目标模拟器动态校准系统 无热化 鬼像 冷反射 optical design infrared target simulator dynamic calibration syst athermal ghost image Narcissus 红外与激光工程
2018, 47(9): 0918007
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室，合肥 230031
分析了迈克尔逊干涉仪中动镜和定镜在圆形通光孔径情况下动镜在扫描过程中倾斜对干涉调制度的影响.为满足干涉调制度要求，理论计算发现动镜倾斜角度需控制在1″以内，对应的相位误差为±6.6°以内.为了解决此问题，使动镜和定镜保持准直，采用定镜动态校准系统对动镜倾斜误差进行校准.实验结果表明，校准后的XR和YR相位误差的均方根分别为1.02°和1.25°，满足系统要求.动态校准系统能够有效地校准动镜长距离运动过程中发生的倾斜误差，对高分辨光谱仪的设计和研制具有一定的指导意义.
迈克尔逊干涉仪 动镜倾斜 调制度 相位差 动态校准 Michelsoninterferometer Tilting of the moving mirror Modulation depth Phase error Dynamic alignment
1 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
在动态测试中为消除传感器的动态误差，需对传感器进行动态校准。动态校准系统是获取传感器动态特性的装置，可充分激励传感器的有效工作频带。针对瞬态温度测试领域，介绍了应用于接触式传感器的温度传感器动态校准系统。对系统中的光学聚焦系统进行了结构设计，由几何光学理论建立了计算模型，提出了确定被校传感器及红外探测器位置的方法。分析结果表明：该设计方法可有效优化光学聚焦系统结构设计，同时红外探测器可接收大部分的红外辐射，有效提高了系统的灵敏度和信噪比。针对不同的应用场合，提出了光学聚焦系统其他的结构设计。
光学设计 动态校准 温度传感器 球面反射镜 聚焦 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 032202
1 中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051
为了提高热电偶动态校准的准确性, 采用半导体激光器、红外探测器和被校准热电偶组成新的热电偶动态校准系统, 分析了动态校准中红外探测器静态校准目的。根据反向传播神经网络原理, 确定了反向传播神经网络的结构和参量, 同时针对普通K型铠装热电偶进行了动态校准实验, 得到红外探测器静态校准数据,由此数据采用最小二乘法和反向传播神经网络分别进行数据的非线性拟合, 对两种方法的拟合结果进行了分析, 并给出了拟合曲线。结果表明, 在样本数据少、分布不均匀的情况下, 反向传播神经网络拟合效果优于传统的最小二乘法, 减小了由于数据拟合所带来的误差, 能够更加准确地获得热电偶动态特性, 实现热电偶动态补偿。这一研究结果对于热电偶动态特性研究具有重要的参考价值。
测量与计量 动态校准系统 静态校准 反向传播神经网络 非线性拟合 measurement and metrology dynamic calibration system static calibration BP neural network nonlinear fitting
1 中北大学电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
介绍利用大功率半导体激光器作为温度发生装置, 发出脉冲激光使被校准热电偶表面产生准阶跃温度变化的信号, 用响应速度快的红外探测器和响应慢的被校准热电偶同时对此温度变化信号进行探测, 最终以前者测得的值作为真值来校准后者的新的动态校准系统。为了能够测试响应速度快的热电偶, 需要测试温度发生装置的响应时间, 因此提出了选用响应速度快的光敏二极管作为光电探测器件, 通过搭建测试电路, 获得激光器上升时间的测试方法。并针对波长为980 nm的大功率半导体激光器进行测试, 给出测试结果。试验表明, 该半导体激光器的上升时间为纳秒级别, 可以实现对时间常数为微秒级别热电偶的动态校准。
半导体激光器 动态校准 温度传感器 响应时间 semiconductor laser dynamic calibration temperature sensor response time
1 中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051
介绍了利用大功率半导体激光器发出的脉冲激光作为激励源，使被校准热电偶表面产生温升，用响应速度快的红外探测器和对被校准热电偶同时对此温度变化信号进行探测，由于红外探测器的频率响应优于被校准热电偶频率响应，因此，以前者测得的值作为真值来校准后者的动态校准系统。利用该系统对普通K型铠装热电偶进行了动态校准，得到红外探测器和被校准热电偶温度-时间的曲线。热电偶补偿环节采用动态补偿滤波器进行建模，由测得的数据曲线来确定滤波器的阶次和参数，从而确立模型结构，并利用交叉检验法检验模型的正确性。试验表明: 通过动态补偿模型减小了热电偶的动态误差，使之更接近于实际值，并给出了普通K型铠装热电偶补偿曲线。
热电偶 动态校准 动态补偿 建模 动态误差 thermocouple dynamic calibration dynamic compensation modeling dynamic error
中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051
为了改善温度传感器动态校准系统中的晶体透镜对激光束的聚焦效果，使用离轴90°抛物面镜代替晶体透镜对系统进行了改造，通过几何光学方法，对离轴90°抛物面镜应用于激光聚焦光路时的光轴的角度失准对聚焦光斑造成的影响进行了分析，并利用改进后的系统对CHAL-010型热电偶进行时间常数测试和动态校准实验，得到了CHAL-010型热电偶在温度阶跃为242℃左右时的时间常数值，完成了该热电偶的动态校准。结果表明，采用离轴90°抛物面镜代替温度传感器动态校准系统中的晶体透镜能达到温度传感器动态校准的目的。
测量与计量 传感器动态校准系统 动态校准 离轴抛物面镜 热电偶 measurement and metrology sensor dynamic calibration system dynamic calibration off-axis parabolic mirror thermocouple
动态校准系统是空间傅里叶光谱仪的关键技术之一,而动态测角作为动态校准技术的一个重要环节,其测角精度和测角范围是动态校准系统性能的保证。空间傅里叶光谱仪的工作环境要求测角算法能够实现高精度和大范围的倾角检测,基于此设计了基于瞬时激光信号功率检测的动态测角算法,介绍了该算法实现的关键技术环节,给出了实验结果。算法原理和实验结果均表明该算法可以实现精度高于0.03 rad 和范围超过±π rad 的倾角检测,可为空间傅里叶光谱仪实时获取高质量的地球大气红外辐射干涉图提供保证。
Michelson 干涉仪 空间傅里叶光谱仪 动态校准 瞬时激光功率检测 Michelson interferometer space-borne Fourier transform spectrometer dynamic alignment instantaneous
