作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院,杭州 310018
利用干涉级次小数部分计算得到成像物镜相对焦距值,结合微小角度引起的相对位移值,实现微小角度测量的自校准。仿真计算了小数重合法的算法误差及温湿度误差,并实现了F-P间隔计算结果的修正,设计了可自校准的微小角度测量实验装置,通过测量实验得到了间隔修正前后成像物镜焦距值及微小角度测量结果。实验结果表明:在当前实验条件下,经修正后的焦距测量相对扩展不确定度从0.014减小到0.007,600″测量范围内的角度测量不确定度从0.132″减小到0.084″,微小角度测量的准确度得到有效提升。
微小角度测量 自校准 F-P标准具 小数重合法 不确定度 Micro-angle measurement Self-calibration F-P etalon Exact fraction method Uncertainty 
光子学报
2022, 51(4): 0412007
作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院,浙江杭州310018
针对气体静压润滑技术中的能量利用效率与能效评估长期没有得到解决的问题,本文以三种三坐标测量机用精密节流器为例,建立了能效评估理论模型与实验分析方法。首先,从气体状态出发,在气动功率的基础上引入压缩因子等建立流入节流器的压缩空气压缩能模型。其次,依据气膜场的压力、承载力建立节流器的气浮功模型。然后,由两种功-能模型建立节流器的能效理论。最后,通过多参数试验对三种节流器进行能效测试。结果表明:三种节流器均在进气管路内径为2 mm、供气压强为0.3 MPa时获得最佳能效。其中,工作面积最大的双UA型节流器能效最大可达 17.8%。总之,节流器的能效与供气压强、进气流量呈负相关、与承载力呈正相关;当其他条件相同时,节流器的能效与工作面积在一定范围内呈正相关关系。论文研究对气源配置、静压系统总体设计理论具有重要参考价值。
气体静压节流器 空气压缩能模型 节流器功-能转换模型 节流器能效理论 aerostatic restrictor air compression energy model function-energy conversion model of aerostatic restrictor energy efficiency theory of aerostatic restrictor 
光学 精密工程
2021, 29(9): 2158
作者单位
摘要
1 中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州3008
2 清华大学 物理系, 北京100084
研究了一种基于法布里-珀罗标准具多光束干涉成像的微小角度测量方法。通过计算同心干涉圆环圆心位置变化量(圆心位移量)和成像物镜焦距,实现反射镜微小偏转角度的测量。采用相对测量原理,构建了基于圆心位移量不确定度分量和成像物镜焦距不确定度分量的微小角度测量不确定度评定模型。选取2 mm间隔的F-P标准具进行微小角度的测量实验研究,并进行了数据处理。实验结果表明,在600″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.132″;在40″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.045″。该方法可为具有自校准特性的、更高准确度的微小角度测量的实现提供参考。
微小角度测量 法布里-珀罗标准具 高准确度 不确定度评定 测量方法 Micro-angle measurement Fabry-Perot etalon High accuracy Uncertainty analysis Measurement method 
光子学报
2021, 50(7): 161
作者单位
摘要
中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
针对小圆孔轮廓的精密测量难度大, 构建了一个基于线激光三角法的圆孔尺寸测量系统。对杂散光、激光点间距和激光线倾斜等误差因素进行分析, 设计实验, 搭建了基于线激光三角测距传感器、气浮位移平台和十字滑台的表面形貌测量装置。研究合适的测量系统参数, 通过MATLAB理论仿真圆和实验装置实际测量圆, 获取环规标准件圆孔三维形貌点云数据。利用HOUGH圆变换法、最小二乘拟合圆法和最小距离拟合圆法, 实现高效、准确地计算圆尺寸参数。测试结果表明, 圆心位置的微小改变不影响测量结果, HOUGH圆变换法优于最小二乘法和最小距离法。对于不同直径的环规标准件, 利用HOUGH圆变换法重复测量, 实验测量误差最小2 μm, 当圆孔直径过小时, 杂散光对测量结果影响明显。
圆孔尺寸测量 线激光三角法 精密测量 HOUGH圆变换 round hole size measurement line laser triangulation precision measurement HOUGH circle transformation 
应用激光
2020, 40(2): 308
作者单位
摘要
1 中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
2 长庆油田分公司技术监测中心, 陕西 西安 710021
基于光学薄膜理论,采用光学特征矩阵法推导了空气隙Fabry-Perot(F-P)标准具高反射膜反射相移与入射角的数学模型,并用TFCalc膜系设计软件仿真分析了入射角范围在0°~3°时反射相移的变化,对数学模型进行了验证。结果表明,反射相移与入射角呈指数递增,入射角度在3°时反射相移为2.88×10 -3 rad。实验搭建了F-P干涉成像光路,测得F-P标准具间距为(2015.50919±0.00002) μm,相对误差限约为8.6×10 -9;与未考虑反射相移的测量结果[间距为(2015.50864±0.00082) μm,相对误差限约为9×10 -7]相比,测量准确度有了明显改善。
测量 多光束干涉 反射相移 小数重合法 法布里-珀罗标准具 相对误差限 
激光与光电子学进展
2020, 57(9): 091201
作者单位
摘要
1 中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
2 清华大学物理系, 北京 100084
受限于面阵像元尺寸和细分技术,利用面阵器件进行长度测量难以达到亚微米级。提出了一种基于法布里-珀罗(F-P)标准具多光束干涉成像原理的二维亚微米级位移测量方法,通过计算同心干涉圆环圆心坐标变化量得到焦平面内的二维微位移。采用虚拟面阵像元细分和峰位坐标局域细分技术等处理面阵海量信息,减小未定系统误差影响,实现同心干涉圆环圆心坐标的准确求取。实验采用间隔约为2 mm的F-P标准具、焦距约为50 mm的光学透镜,对焦平面内不同位置处的成像同心干涉圆环圆心进行计算,测量范围基本可达到3 mm。实验采用激光相调差动干涉仪进行位移比对测量,在34 μm量程范围内,测量结果的直线拟合标准差为0.0154w″(w″为相对像元间隔),包含因子为2.45时扩展不确定度为0.036w″,验证了该测量方法的准确性。
测量 干涉测量法 微位移 法布里-珀罗标准具 数理统计 
中国激光
2019, 46(12): 1204002
作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
为解决波前传感器检测自由曲面镜片时测量口径不匹配, 在拼接检测方法中测量过程及数据处理较为繁琐等问题, 提出了一种测量自由曲面镜片的方法.该方法在扩大单次测量光束直径后对自由曲面镜片波前像差进行检测, 再由波前传感器接收缩小后的带有扩束测量区域波前信息的光束.设计光路测量得到4个直径扩大10倍后的子孔径波前像差, 完成扩束子孔径的波前重构及拼接.为验证实验的可靠性, 对测得的扩束子孔径进行波前重构后与哈特曼传感器生成的子孔径像差峰谷值进行比较, 并观察扩束子孔径拼接波面的平整性.实验结果表明: 该方法能有效增大小口径波前传感器的测量范围, 提高检测效率, 可以用于大口径镜片的波前像差检测上.
自由曲面镜片 扩束缩束拼接法 波前像差 波前重构 像差峰谷值 Free-form surface lens Beam expanding and converging method Wavefront aberration Wavefront reconstruction Aberration peak-to-valley 
光子学报
2019, 48(8): 0822002
作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
法布里珀罗(F-P)标准具间隔d的高准确度测量对干涉测量结果具有非常重要的影响。论文基于F-P干涉成像图片信息, 结合峰位坐标局域细分原理和圆方程回归, 尤其应用了一种新型的虚拟面阵像元细分和信号平滑化技术, 准确地求出干涉图像各同心圆环直径Di, 实现干涉级次整数部分k0和小数部分ε的准确计算, 完成F-P间隔d的三波长小数重合法测定。实验对比分析了细分和非细分方式对测量结果的影响, 测得细分方式下的d=(2 009.961 91±0.000 06) μm, d的不确定度粗估值(Uε/k0)=9.8×10-7。实验验证了像元细分方法的有效性, 为提高间隔d的测量准确度提供了有效的途径和方法。
光学计量与仪器 虚拟面阵像元细分 改进小数重合法 F-P标准具间隔 峰位坐标回归细分 optical metrology and instrument virtual plane pixel subdivision excess fraction method inner interval of F-P etalon peak position coordinate regression subdivision 
应用光学
2019, 40(1): 99
作者单位
摘要
1 中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
2 中国计量科学研究院, 北京 100029
设计了一种表面镀有Ag涂层且具有内凹弧度的圆锥形钨(W)针尖, 运用时域有限差分法建立了针尖-球形样品结构的针尖增强喇曼散射模型, 研究了针尖增强效应及参数优化配置.采用波长632.8 nm光源斜入射激励方式, 对模型的针尖增强喇曼散射效应进行电磁场仿真计算, 获得了模型在不同光源入射角度、样品粒径、针尖-样品间距下的增强电场强度和针尖增强喇曼散射增强因子.研究结果表明: 当光源入射角为72°、样品粒径约为140 nm、针尖-样品间距达到2 nm时可产生最大的增强因子, 达到104量级.该结果为制备高增强效率的探针针尖, 及其在高空间分辨率和高检测灵敏度喇曼光谱仪中的实用化提供了参考依据.
针尖增强喇曼散射 增强因子 时域有限差分法 圆锥形针尖 电磁场仿真 Tip-enhanced Raman scattering Enhancement factor Finite difference time domain Conical probe Electromagnetic simulation 
光子学报
2017, 46(10): 1029003
作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
以剥层算法为基础, 分别从非均匀解调应变大小、重构算法的特征参量以及光栅初始结构参量等对光纤布喇格光栅应变重构准确度的影响进行相关研究分析.结果表明: 工作长度为5~30 mm 的光纤布喇格光栅最佳应变解调在 3 000 με以内, 在该应变解调范围内, 保持光栅剥层的分层长度为0.1 mm左右时, 应变重构准确度和效率较优, 折射率调制幅度越小, 应变重构误差越小; 同时, 对于非均匀应变检测使用的强光栅, 折射率调制幅度约为0.000 12时, 应变检测结果最好.本文的研究结果对提高非均匀应变的重构准确度具有重要的指导意义.
光纤布喇格光栅 分布式非均匀应变 重构准确度 特征参量 结构参量 剥层算法 Fiber Bragg grating Distributed non-uniform strain Strain reconstruction precision Characteristic parameters Structure parameters Layer peeling algorithm 
光子学报
2016, 45(12): 1206003

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