基于分振幅法激光偏振态检测原理,设计了一个新的激光偏振态动态检测系统。 使入射激光进入三组能对光束偏振方向进行改变的光路:偏振分束镜,半波片与偏振分束镜, 偏振波片与偏振分束镜。探测出射光束的光强功率值,在Labview自定义坐标系中展示待测激光偏振态。 检测结果表明线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的偏振态分别为纺锤形、圆形、椭圆形；随着入射激光 偏振态的改变,检测结果会发生动态变化。

为使仅适用于静态测量的空间相移剪切散斑干涉系统可用于物体变形的动态测量，在对传统剪切散斑干涉系统加以改进的基础上，提出一种物体变形动态检测方法。将检测系统中的压电陶瓷控制器用参考镜代替，减少了物理装置控制与执行的时间。对于物体发生变形的同一状态，仅需采集一幅干涉图像即可满足后期计算，加以二维连续小波滤波和最小二乘相位解包算法，能满足物体变形动态在线检测的需求。理论和实测实验表明，该方法能快速可靠地检测出物体动态形变，整个系统的最大误差范围在-1.5 rad~1.5 rad之间，整个检测过程最大误差百分比为6.4%，有较高的精度和实用性，为新型剪切散斑干涉测量系统的改进和设计提供参考。

为了实现对光电编码器在动态状态下的误码检测, 提高批量生产时对光电编码器的误码检测速度, 设计了光电编码器动态误码检测系统。首先, 对光电编码器误码产生原因进行了分析, 并对光电编码器误码进行特征识别。其次, 针对光电编码器误码的特征, 采用微分方法对光电编码器进行动态误码检测。然后, 搭建了光电编码器动态误码检测系统, 设计了软硬件电路。最后, 对所设计光电编码器动态误码检测系统进行实验验证。实验表明: 所设计的动态误码检测系统能够实现对0~8 r/s转速下光电编码器的误码检测, 检测结果直观、准确。检测系统极大的提高了批量生产光电编码器时的检验速度。

光电编码器是以高精度计量光栅为检测元件的高精度数字化测角设备, 在当代自动化领域应用广泛。为深入研究光电编码器故障诊断方法, 提高诊断效率, 本文首先介绍了光电编码器分类、工作原理; 其次, 介绍了国内外光电编码器故障诊断关键技术现状, 对具有代表性的故障诊断技术进行了分析与比较, 总结了各诊断方法的优缺点; 最后, 对光电编码器诊断技术进行了展望, 揭示了其诊断方法向自动化、便携化、动态检测、多技术融合和故障预测方向发展的趋势。

在编码器动态特性检测中, 角度基准的快速反应和精度直接影响着动态特性检测装置的准确性。为实现角度基准的快速响应, 提高基准编码器的测角精度, 本文设计了高精度快速细分角度基准编码器。首先, 通过对目前角度基准不足对编码器动态特性检测影响的分析, 得出动态检测精度主要受基准编码器的数据处理延时影响。其次, 通过对基准编码器结构、细分电路、处理电路等的设计, 完成了23位高实时性角度基准编码器的制作。最后, 为提高检测精度, 利用RBF神经网络对角度基准进行误差补偿。所设计的角度基准编码器分辨率达到0.15″, 并且可以在10 r/s速度时, 保证逐分辨率输出。经过测量, 补偿前基准编码器的精度为1.30″, 补偿后的基准编码器误差峰峰值不超过2.5″, 精度优于0.6″。高精度、高实时性角度基准编码器的研制, 提高了编码器动态特性检测系统的检测精度, 为研究编码器动态特性提供了基础。

为了提高光电编码器动态检测技术的稳速精度, 设计了基于永磁无刷直流电机的转台驱动系统。分析了动态检测转台工作时速度波动对编码器角度误差的影响; 结合空间矢量法建立无刷电机三相绕组的力矩合成模型, 使合成力矩在空间内任意位置幅值相同; 最后加入PI控制器, 并利用DSP+CPLD设计了驱动电路, 以保证电机匀速转动, 并可模拟编码器在实际应用中的各种转动方式。实验结果表明: 设计的编码器动态检测转台驱动系统在高、低速转动时都能保持恒定的转矩输出, 系统稳速精度高, 稳态误差小于±1 (°)/s。另外, 转台驱动系统转动稳定, 有效降低了速度波动对编码器误差检测的影响, 满足光电编码器动态检测的要求。

考虑滑移对摩擦驱动望远镜精度的影响, 提出了天文光学望远镜摩擦驱动滑移动态检测与修正的控制方法。建立了滑移动态检测系统、正压力主动调节系统、负载波动模拟和检测系统。用钢带光栅尺检测动负载位置, 由同轴安装的角度编码器检测主动摩擦轮位置, 根据减速比λ的变化判断主动轮和从动轮之间是否发生了相对滑移。主控单元可编程多轴运动控制器(PMAC)用来实时控制正压力电机进行压力修正并随之修正系统控制算法以提供足够的摩擦驱动力来减轻、消除滑移现象。实验表明: 该方法能及时修正望远镜驱动系统出现的滑移, 从而提高望远镜跟踪精度及可靠性。在最严重滑移的情况下, 系统可在100 ms内判断出滑移, 74.2 s完成校正并恢复望远镜的高精度跟踪。此方法既可用于单点摩擦驱动也可用于多点摩擦驱动, 能够有效解决非线性干扰带来的滑移问题。

将谱域光学相干层析技术(Spectral-domain Optical Coherence Tomography, SD-OCT)应用于细胞膜厚的动态检测, 引入了光谱干涉测量方法, 通过对干涉光谱信号进行离散傅里叶变换得到表示物体深度位置信息的光程差信号。搭建了一套SD-OCT测量系统并设计了专门用于细胞检测的样品平台, 检测精度达到μm量级, 信噪比达70 db, 是一种快速、实时、非接触的细胞分子膜厚动态检测技术。

为了研究列车高速运行过程中的轮轨接触状态,利用图像测量原理研制了便携式的轮轨接触状态可视化检测装置。通过钢轨内外两侧安装的高速摄像机,同步采集列车高速通过特定测量区域时的轮轨接触图像, 再利用图像处理算法获得每个采样位置的轮轨外形轮廓,识别出轮轨异常接触状态,计算测量区域的轮轨接触轨迹。本文介绍了系统测量原理,重点设计了高速摄像机系统的参数,并给出了静态、动态和高速正线试验条件下装置安装可行性和检测性能的验证结果。