北京理工大学 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
通常光学相位延迟测量方法都采用单一波长的光进行测量, 无法准确反映延迟量随波长的变化。文章提出了一种简便的相位延迟谱的测量方法, 该方法利用平面偏振测量仪, 通过旋转待测元件并测量系统的透射光谱, 进而按照原理算法解算出相位延迟谱。实验结果表明, 该方法具有很好的重复性, 操作简便, 测量结果的重复性可以保持在0.41°以内。
物理光学 偏振光学 相位延迟 测量不确定度分析 physical optics polarized light science phase retardance measurement uncertainty analysis
1 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京00095
2 中国航发四川燃气涡轮研究院，四川成都610500
3 西北工业大学 航空发动机高性能制造工信部重点实验室，陕西西安710072
针对工业CT实际检测中涉及的零件材质与尺度跨度较大，且采用非金属森林球来评定工业CT测量不确定度存在适用性和可靠性不足的问题，基于不同材质森林球进行了工业CT测量不确定度评定，获得了标准器材质对测量不确定度的影响规律。根据工业CT的常用测量范围，设计制作了3种不同材质的森林球标准器，并用三坐标测量机进行标定，然后采用工业CT分别扫描和测量计算，实现了对不同材质森林球直径及球心距的测量不确定度评定。实验结果表明：材质对球直径测量的扩展不确定度影响不显著；球心距测量的扩展不确定度随尺寸的增大而增大，其中非金属陶瓷球和红宝石球标准器的扩展不确定度均值相当，平均值约为0.003 5 mm，而钢球标准器则较之增大了3.4倍，达到0.012 2 mm；球心距测量存在明显的系统误差，标准器材质的影响不显著。基于不同材质森林球的球心距测量对工业CT测量不确定度标准器的选用及校准具有重要的指导意义。
工业CT 测量不确定度 森林球 几何尺寸 industrial computed tomography measurement uncertainty forest balls geometric dimensions 光学 精密工程
2023, 31(11): 1672
1 北京理工大学 光电学院，北京 100081
2 西安应用光学研究所 国防科技工业光学一级计量站，陕西 西安 710065
为满足隐身材料、热防材料和隔热涂层等高温材料涂层的光谱发射率的高精度测量需求，研究了在1 273 K～3 100 K条件下准确测量材料法向光谱发射率的方法。基于发射率定义，建立了材料法向光谱发射率测量模型，并在该基础上研建了光谱范围为0.7 μm～12 μm的材料法向光谱发射率测量装置。为克服测量装置中样品高精度加热时伴随腔体效应的技术难点，研制了具备可移动石墨坩埚的样品加热炉，取得了良好的实验效果。使用发射率测量装置对SiC与低发射率涂层2种样品的法向光谱发射率进行实验测量。结果表明：2种样品的法向光谱发射率均随波长增加而降低，随温度的升高而升高。最后对高温状态下材料法向光谱发射率测量不确定度进行了评定，相对扩展不确定度为3.6%。
光谱发射率 涂层 腔体效应 测量不确定度 spectral emissivity coating cavity effect measurement uncertainty
中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东青岛 266555
随着太赫兹探测技术的发展, 精确测量太赫兹探测器的光谱响应变得越来越重要。分析了太赫兹探测器相对光谱响应的测量原理, 搭建了一套太赫兹探测器相对光谱响应测量系统,对系统测量不确定度来源进行分析, 选用太赫兹探测器对测量系统不确定度进行验证。通过分析实验数据可知, 在 1~10 THz范围内, 系统的扩展不确定度为 9.2%, 可以满足目前太赫兹探测器相对光谱响应测量的需求。
太赫兹探测器 光谱响应度 交替法 测量不确定度 terahertz detector relative spectral response alternate method uncertainty of measurement 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1245
光学 精密工程
2022, 30(17): 2100
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
3 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
4 西安空间无线电技术研究所，陕西 西安 710000
装备精密制造、空间导航定位和卫星编队等领域要求激光干涉仪的测距精度在几千米到几百公里范围内达到pm量级，这是传统激光测距技术无法达到的。因此，利用等间隔多光谱光频梳特性，基于多波长激光干涉测量原理和双光学频率梳外差干涉测距数学模型，研究相位测量不确定度、空气折射率不确定度和信号重复频率引起的不确定度等因素对距离测量不确定度的影响。结果表明：距离测量不确定度会随温度的增加、压强的增大、二氧化碳体积分数的升高而减小；相比传统光学频率梳干涉测距法，温度越高、压强越大，双光学频率梳外差干涉测距法的距离测量不确定度下降越明显，当二氧化碳每立方米的体积分数在0.75%~0.80%范围内时，两种方法的距离测量不确定度趋于一致。
光纤光学 光频梳 多波长 外差干涉测距 距离测量不确定度 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1906002
为了对激光测量系统的测量误差3维空间分布进行有效评估, 以特定点测量或仿真的大量位置数据为基础, 采用孤立森林算法对点云进行了异常数据筛除。基于误差椭球理论, 引入粒子群优化算法, 针对有效数据建立了最小包络椭球的不确定度模型; 采用测量场与单点不确定度的坐标系变换, 将不确定度最小包络椭球模型应用于测量场景内不确定度场的空间分布分析; 通过单点以及10m量级范围空间场景实测数据的测试, 该模型可以高效地筛选有效采样数据, 并依据需求进行不同程度的最小包络椭球计算, 得到相应的不确定度。结果表明, 基于测量位置数据, 该模型可以高效准确地描述单点位置的3维不确定度范围, 并能够有效地再现测量空间内的不确定度分布, 在4.7m的测量距离、94.2%的筛选后有效数据、97.5%的包络比例下, 计算获得不确定度范围为三轴长4.95μm, 18.39μm和30.53μm的椭球。该最小包络椭球不确定度模型在基于实测的理论模型验证、设备状态与测量场景环境分析, 以及测量布局设计等方面具有着重要的价值。
测量与计量 测量不确定度 最小包络椭球 激光测量系统 孤立森林算法 粒子群优化算法 measurement and metrology measurement uncertainty minimum ellipsoid envelope laser measurement system isolated forest algorithm particle swarm optimization algorithm
