一、计量研制成精度0.2μm的光波干涉测长仪（论文文献综述）
丁雪萌[1]（2021）在《激光偏振干涉测长非线性误差检测》文中研究说明长度和位移是目前科学技术领域里比较重要的物理量,随着科学技术的进步与发展,航空航天、精密机械制造加工、纳米技术工业装备等各个领域对位移测量的精度准确度要求越来越高。而在测量位移的多种方法中,激光测量由于本身的非接触特性、测量速度快、可溯源等特性,被广泛应用于各个领域。而其中单频激光干涉仪相对于双频激光干涉仪来说,在满足高精度和高分辨率的条件下,具有信号处理过程简单、易于集成、系统结构简单等特点。本系统基于迈克尔逊干涉的基本原理,采用分偏振态的方法设计光路,设计了一种检测位移和位移误差的方法,并通过实验进行实验验证。论文主要完成的工作总结如下:（1）介绍了激光干涉测长的基本原理,完善了实验系统光路。设计了测量镜驱动结构的装夹部分,使测量镜可以随所给电压变化而移动。（2）完善了激光干涉测长系统的硬件电路设计。设计了电荷驱动压电陶瓷电路,实现了对测量镜的驱动。完善了光电转换电路以及后级处理电路,降低了四路光信号的直流偏置和不等幅误差。（3）完成了激光干涉测长系统的软件程序设计。利用Lab VIEW进行软件程序的编写,实现了利用数据采集功能,以及位移计算、位移误差计算、位移误差分析等功能。（4）进行了激光干涉测长非线性误差测量实验。计算了不同输入信号产生不同的位移值,完成了测量系统非线性误差的计算,完成了测量系统非线性误差的分析。实验结果表明,激光干涉测长系统中的非线性误差中,主要含有单倍频误差和二倍频误差,其中二倍频误差在测量条件不变的情况下几乎不变,而单倍频误差则会在一定范围内无规律波动。
于亮[2]（2020）在《基于单光束干涉图像的三自由度超精密激光干涉测量方法》文中进行了进一步梳理借助纳米坐标测量机实现介观尺度的超精密测控是高端装备制造和半导体工业等精密工程中的重大需求,推动着纳米计量国际研究前沿迈向原子尺度、毫米以上测程和三维测量,促使超精密坐标测量技术成为了高端装备制造和精密计量领域的战略制高点之一,这对激光干涉测量技术提出了三自由度同步测量和测量精度突破纳米指向皮米量级的极限挑战。相比于传统的多光束三自由度激光干涉测量方法,单光束三自由度激光干涉测量方法具有系统架构简单、勿需多光束平行度极端调控等优点,有望在多自由度超精密同步测量领域发挥重要作用。然而,现有单光束方法存在测量分辨力受限、周期非线性、解耦非线性和角度量程小等亟待解决的问题,无法满足下一代制造与计量技术对多自由度超精密测量的需求。针对上述问题,本文提出一种基于单光束干涉图像的三自由度超精密激光干涉测量方法,以实现位移、偏摆角和俯仰角的超精密同步测量。针对该方法,建立基于全程光线追迹的单光束波前零差干涉条纹数学模型、提出三自由度线性解耦方法实现高分辨力测量、提出三自由度误差分析与处理方法进行原理误差校正与周期非线性误差抑制。本文围绕所涉及的科学问题和关键技术进行深入的理论和实验研究,在测量分辨力、周期非线性、解耦非线性、角度量程等关键技术指标上取得突破,为实现亚原子尺度的三自由度超精密测量提供新方法,为新一代原子尺度的纳米坐标测量机提供核心技术方案。论文的主要研究工作介绍如下:（1）为解决单光束波前干涉条纹数学模型有欠完备的问题,提出一种基于全程光线追迹的单光束波前零差干涉条纹数学模型,为本文测量方法提供了理论基础和数学工具。该条纹模型针对激光从光源出发经镜组直至产生波前零差干涉条纹的完整光学过程进行光线追迹,一方面建立了位移、偏摆角和俯仰角三自由度信号映射到干涉条纹图像的数学描述,将相关的光学与几何参数均纳入其中、更具完备性;另一方面,给出了三自由度信号到空间干涉条纹的相位、x轴和y轴频率三个参数的映射关系,形成了本文基于条纹图像进行三自由度干涉测量的光学原理。仿真分析了三自由度信号对空间干涉条纹的影响及其规律,分析并阐释了光斑分离游走现象的成因及影响,定量描述了高斯光束球面波前引起的干涉条纹畸变。分析和仿真结果表明,该条纹模型准确表达了光线传播过程中各种光学与几何参数的影响,可将条纹模型欠完备所导致的10-5量级位移原理误差和10-4量级角度原理误差分别修正至亚皮米和亚纳弧度量级。（2）为解决单光束多自由度解耦中的分辨力受限、解耦非线性和角度量程小等问题,提出一种基于空间干涉条纹图像的三自由度信号线性解耦方法,实现了三自由度信号的高分辨力线性解耦运算。依据本文测量方法的光学原理,将三个条纹参数分离成三个独立的自变量,推导出三自由度信号的线性解耦运算公式,形成了一种基于条纹图像的三自由度线性解耦方法;通过采用傅里叶变换结合非线性最小二乘拟合、多行平均和直流屏蔽进行二维条纹分析,实现了三自由度信号的高分辨力线性解耦;依据实测条纹图像构建了一个解析表达的条纹信号模型,并对该理想条纹进行仿真解耦测量,从而优化了解耦算法性能,使其满足本文的三自由度超精密测量需求。分析和仿真结果表明,与现有同类方法相比,本文方法的测量分辨力提高了一个数量级,角度量程提高了至少一个数量级,原理上消除了微弧度量级的解耦非线性误差。（3）为解决现有方法中三自由度误差分析与处理方法欠缺的问题,提出一种单光束三自由度误差分析与处理方法,实现了三自由度原理误差校正和周期非线性误差抑制。采用本文条纹模型和三自由度线性解耦方法,针对干涉条纹的产生及其解耦运算这一完整物理过程进行三自由度仿真测量。依据该仿真测量,一方面分析各自由度原理误差和三自由度耦合误差,给出其校正公式或补偿曲线,形成了一种三自由度原理误差分析与校正方法;另一方面,借助多重反射干涉背景图像分析三自由度周期非线性误差的来源、作用机理和变化规律,针对不同类型的背景图像提出相应的抑制方法,这形成了一种三自由度周期非线性误差分析与抑制方法。这些工作提供了一种三自由度误差分析与处理方法,有效地减小了本文测量方法的三自由度原理误差和周期非线性误差。分析和仿真结果表明,三自由度原理误差可校正至亚皮米和亚纳弧度量级,周期非线性误差的来源是多重反射、可被有效抑制。（4）采用10位工业相机实现了本文方法的实验装置和原理样机,验证了本文方法及其理论分析和仿真结果。其中,原理样机与PTB二维空间角度基准SAAC进行了比对校准,类似实验在国际上尚属首次。根据实验结果,装置的噪声优于5pm/（?）和5nrad/（?）（1 Hz以上频段）,分辨力优于80 pm和80 nrad,这基本达到了本文采用的10位工业相机所能达到的物理极限;三自由度周期非线性误差仅来源于多重反射,可从纳米和微弧度量级抑制到20 pm和0.2μrad以下;角度测量范围在距离为0.4 m处即超过1 mrad’1 mrad。上述关键技术指标均实现了突破,明显优于现有同类方法的研究成果、处于本领域国际前沿。另外,应用本文成果与PTB和德国公司合作研发了三自由度激光干涉仪和桌面式纳米坐标测量机的样机,目前在国际市场上尚无同等水平的纳米坐标测量机产品。
孙双花,叶孝佑,毛起广,劳嫦娟[3]（2019）在《中国长度单位的保持及贡献》文中进行了进一步梳理我国的长度单位采用国际单位制（SI）基本单位之一的"米（m）",为保持同国际一致的长度单位,我国建立的长度基准经历了实物基准、自然基准和复现以基本物理常数定义"米（m）"的激光波长基准的三个阶段。我国计量工作者在我国成功复现了"米（m）"并对国际复现米定义作出了贡献,经过几十年持续不断的研究,建立了我国系列长度计量基标准,保持了国家长度单位量值的统一及与国际量值的一致,长度计量基标准对我国各个领域的发展都起到了支撑作用。
刘俊亨[4]（2019）在《基于激光干涉的二维位移台测量研究》文中提出二维位移台是制造业与检测业的重要部件,其运动精度决定着制造能力与检测能力。另一方面,二维位移台的制造技术并不能满足其市场需求,在使用中往往通过对其运动误差补偿来提升使用精度。针对ISO-230-1标准中描述的二维位移台的13项几何运动误差,设计了二维位移台测量系统。（1）以干涉仪作为位移量测量基准,根据自准直原理将小部分测量光用于角度测量,实现角度与位移同时测量。并利用五棱镜与反射镜作为主要部件设计三向分时分路测量,实现二维位移台的全部13项几何运动误差测量。（2）对位移量测量进行环境参数补偿与阿贝补偿,提高位移量测量精度。（3）利用MP451 USB卡、MP422E板卡与SH20403步进电机驱动器为主要模块设计了驱动控制与数据采集电路箱,以激光干涉仪测量数值作为采集系统的触发信号,在位移台连续运动下进行数据采集,大幅提高测量效率。（4）并在Visual Studio环境下,用C#语言编写了二维精密位移台自动测量程序,实现快速测量。（5）对系统的测量精度进行比对试验,在环境温度控制在20±0.5℃,湿度控制在50%60%的环境下,实验验证该装置在60mm×60mm的测量范围内位移量测量精度优于0.7μm,角度测量精度优于0.4秒。并对现有二维位移台实际测量。
郭强[5]（2018）在《微纳米CMM系统测试与应用研究》文中研究指明随着现代制造业的发展,出现了许多微型器件,要实现这些器件的三维测量对三坐标测量机测量精度提出了更高的要求。因此研究具有纳米级测量精度的三坐标测量机成为研究热点。本文主要研究的内容是基于已经研制成功的三维坐标测量仪器展开的系统测试与应用研究,针对现有三坐标测量机稳定性较差、测头输出信号耦合、测量对象比较局限、部分误差尚未修正等问题展开了研究,具体研究内容如下:1.为了提高激光干涉仪频率稳定性、消除测量误计数、降低测量中断频率,通过PID控制模块对激光器进行控温,保证激光器频率稳定。完成了对测量系统的漂移和噪声测试、机械回零测试、恒温箱温控测试、工作台定位误差测试、三轴定点重复性测试等。其中三轴定点触发重复性均在20 nm以内,恒温箱温度控制在±0.04℃范围内,工作台50 mm运动范围内定位误差在1μm以内。2.从三维测头的机械结构误差着手分析测头输出三路信号之间产生耦合的原因,搭建了测头标定系统,通过三维坐标测量机高精度定位平台对测头五个方向进行校正。最终根据不同触发方向分别建立四次多项式模型实现工作台位移和测头输出信号之间的转换,计算结果显示模型误差在±30 nm以内,测头校正模型基于Labview软件实现。3.通过测量量块、平晶、环规等标准工件体现三维坐标测量仪器测试功能,同时利用标准件实现测量机XY激光干涉仪耦合和XY工作台垂直度误差分离。测量结果显示量块长度测量偏差在30 nm左右,环规圆度误差经过补偿过后变为0.5μm。此外,还对k9平凸透镜几何轮廓进行测试,实现被测件的三维形貌测量。
陈杨[6]（2018）在《基于绝对测距的野外基线溯源关键技术的研究》文中提出随着野外长度测量的广泛应用,野外长距离测距仪器朝着长距离、高精度的方向发展。野外基线是校准野外大长度仪器的标准量具,其量值的准确性,对野外长距离测距仪器的校准与精度标定至关重要。为提高野外基线测量和校准能力,针对精密测距仪测量野外基线过程中空气折射率对测量结果的影响,研制了一套野外基线环境参数自动测量系统。本文以该系统为基础,依托于中国计量科学研究院昌平基线场,利用绝对测距仪进行野外基线溯源关键技术的研究,其主要研究内容如下:（1）设计野外基线溯源系统,核心部分为研制环境参数自动测量系统。并通过仪器自身漂移及仪器加常数两个方面分析精密?-base测距仪精度。（2）研究空气折射率评估算法,并根据该系统空气折射率的修正误差,构建空气折射率修正模型,分析空气折射率修正不确定度,最后通过实验验证野外基线溯源过程中空气折射率修正结果的准确性。（3）设计野外基线溯源系统的设站方法,对该系统的测量不确定度进行分析,并提出采用两台μ-base测距仪相互验证的野外基线溯源新方法,进而通过实验分析野外基线的测量不确定度。
姜彪[7]（2018）在《基于LVDT的多通道微位移测量系统的研究与设计》文中认为精密微位移测量仪广泛地应用于工业、农业、医疗、军事等很多领域,随着科学技术的发展,测量工作量的不断加大,测试任务也越来越复杂,对测量的准确度要求越来越高,并且传统的微位移还存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对测量环境要求较高等问题。人们需要一种高精度、应用范围广、性价比高的微位移测量系统。首先,针对现有的微位移测试系统的诸多不足,本文提出了一种基于LVDT（Linear Variable Differential Transformer）的多通道微位移测量系统方案。完成了差动变压器式LVDT微位移测量系统样机开发与研制。其中硬件电路的设计和制作,包括微处理器电路、电源转换电路、多重反馈有源带通滤波电路、正弦波激励电路、平衡驱动电路、仪表放大器电路、RMS转换电路、信号处理电路、传感器运动方向判别单元电路等几部分,并对各模块电路的工作原理进行了详细分析与讨论。其次,为了实现高精度微位移测量,以线性差动变压器LVDT作为位移敏感元件,并且针对线性差动变压器LVDT和传统模拟信号处理电路存在的温漂、功耗较大、非线性校正难等问题,设计了以数字信号处理方法为基础的信号调理电路,选用了16位AD采样芯片转换位移电压。为了解决微弱信号易受电源噪声影响问题,还给出了电源设计方案,在硬件基础上,通过软件编程,实现了高精度的微位移测量。最后,本文还搭建了实验测试平台,包括数据采集系统平台、信号处理电路调试、电源调试,并进行了一系列的静态测试。其中包括线性度测试及非线性校正,并进行了稳定性测试,着重并对微位移测量系统样机进行了测试分析,包括正程和返程测量。由相关测试分析可得,主要参数如下:所研制的LVDT微位移测量系统的样机在0～400μm测量范围内,能够手动进行标定,定标点可任意选定,分辨率约为0.1μm,精度约为2～3μm,相对误差小于4%,线性度可达0.06%以内,时间稳定性约为0.2μm/h。满足所设计的要求。最后还对系统的测量误差进行了分析。
李志刚[8]（2017）在《高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究》文中研究说明超长焦距透镜被广泛应用于激光聚变系统、空间光学系统和高能激光武器等大型光学系统研究领域中,超长焦距的测量精度直接影响到这些大型光学系统的成像质量及使用性能。但超长焦距的高精度测量一直是光学测试领域尚未解决的技术瓶颈。因此,开展高精度超长焦距的测量方法和技术研究对于激光聚变系统、空间光学系统和高能激光武器等大型光学系统具有重要应用价值。本论文在国家重大科学仪器设备开发专项“激光差动共焦扫描成像与检测仪器开发及其应用研究”（编号:2011YQ040136）资助下,开展了高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究,主要完成了以下工作:开展了一种具有参考镜焦距和组合透镜间隔自校准能力的激光差动共焦组合超长焦距测量方法研究,利用差动共焦轴向精密定焦技术,依次对参考镜焦点及其后表面顶点精确定位测得参考镜焦距值、对被测镜后表面顶点和参考镜后表面顶点精确定位测得轴向间隔、对有/无被测镜时系统焦点精确定焦测得焦点位置变化量,继而由组合焦距计算公式间接测得被测镜焦距;构建了激光差动共焦组合超长焦距测量光路,建立了激光差动共焦组合超长焦距测量光路理论分析模型,根据基尔霍夫衍射理论推导了激光差动共焦超长焦距测量系统三维点扩散函数定焦表达式,为测量光路中关键影响因素分析测量系统研制提供了核心理论依据;提出了参考镜焦距和镜组间隔自校准方法,该方法基于系统焦点与差动共焦光强响应曲线零点精确对应这一特性,对参考镜焦点及其后表面顶点进行精确定位实现参考镜焦距自校准,对参考镜后表面顶点及被测镜后表面顶点进行精确定位实现镜组间隔自校准,很好的解决了组合焦距测量中参考镜焦距和镜组间隔校准难题;提出了一种可用于被测镜曲率半径高精度测量的激光差动共焦超大曲率半径测量方法,该方法将被测镜放置于参考镜出射会聚光路中,利用光束会聚点与差动共焦光强响应曲线零点精确对应这一特性,分别对被测镜猫眼位置和参考镜后表面顶点位置进行精确定位,获得被测镜移动的位置差值,利用光线追迹算法,实现被测镜曲率半径高精度测量,该方法可大幅缩短测量光路,减少测长长度,同时提高曲率半径测量精度;参与研制了首台测量口径?610mm,测量范围10m50m的大口径激光差动共焦组合超长焦距测量系统,分析了系统主要误差源及影响机理,基于该系统开展了超长焦距测量实验研究,采用蒙特卡洛法进行不确定度评定。实验结果表明,所研系统对31.2m焦距的相对重复测量精度为0.0034%（34ppm）,对12m焦距的相对重复测量精度为0.0044%（44ppm）;综上所述,本论文提出了一种具有参考镜焦距和组合透镜间隔自校准能力的高精度激光差动共焦超长焦距测量方法,基于所提方法研制了一套大口径激光差动共焦超长焦距测量系统,利用该系统验证了所提方法可行性,为解决大口径超长焦距的高精度测量难题提供了一条全新的技术途径。
张书练[9]（2015）在《机械制造和精密计量专家梁晋文》文中进行了进一步梳理梁晋文,祖籍广东省南海县,1921年11月21日生于内蒙古丰镇县的一个铁路职员家庭。由于家境困难,他自幼艰苦奋斗。在西南联大和清华大学求学期间,学校的校风对他影响尤甚。梁晋文耳濡目染,为日后几十年艰苦奋斗奠定了思想基础。梁晋文从教后,他又师从着名教授（如刘仙洲、庄前鼎、李辑祥等）得到许多教诲,并经常向其他专业
邹春龙[10]（2014）在《基于二维精密工作台的平面度测量仪设计》文中研究指明平面度是零部件几何形状误差的重要评价指标，其精密测量是一项重要研究课题。平面度的传统测量方法耗时长和自动化程度低，测量结果很大程度上依赖于检验者的经验水平，检测与记录工作量大，自动化程度不高难以满足工业测量需要。在国家自然基金“表面结构的多尺度融合测量方法的研究”支持下,根据工程背景和现有各种测量方法的基础上,本文设计一套测量平面度测量仪：测量系统采用传感器固定，被测平面刚性安置在二维工作台上。通过程序控制移动工作台完成布点和采集数据后，将各点测量数据经采集卡输入到工控机并存储到数据库，再由计算机完成数据的坐标转换,并采用最小回归二乘法评定平面度误差。平面度误差结果可以打印输出报表，再结合OpenGL技术后以三维形式可视化地显现出来。设计的测量系统解决了传统平面度检测方法中存在的数据量大、计算繁琐、精度低及手工输入数据的繁琐性等问题，为数据的存档备份提供了方便。设计了基于电感原理传感器，对传感器进行了标定和误差补偿。设计二维精密位移工作台并研究其等效二质量系统的跟踪性能，采用前馈补偿方式消除黏性摩擦对定位精度的影响。实现传感器、精密位移工作台和采集卡配IPC之间的数据传输，完成了接口电路的设计、采集卡与各输入输出通道的调试。分析比较了平面度各评定方法的特点，采用基于回归原理的最小二乘法作为平面度评定方法。运用C++Builder编程环境和Access2007设计了平面度小型数据库，既可用于保留原始数据和处理后的数据,又可保证数据与报表之间的联接和查询。开发了平面度测量应用软件，完成测量数据坐标转换和处理,利用OpenGL工具实现平面测量的三维可视化。通过与双频干涉仪比对实验,证明了该系统稳定可靠、操作灵活、精度高,满足课题提出的要求，具有较高的实践运用价值。
二、计量研制成精度0.2μm的光波干涉测长仪（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、计量研制成精度0.2μm的光波干涉测长仪（论文提纲范文）
（1）激光偏振干涉测长非线性误差检测（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源和研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微位移测量研究现状 |
| 1.2.2 激光测量技术研究现状 |
| 1.2.3 非线性误差补偿方法研究现状 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 第2章 激光干涉测长系统及误差检测原理 |
| 2.1 激光干涉测长概述 |
| 2.1.1 单频激光干涉测长基本原理 |
| 2.1.2 基本测量原理图 |
| 2.2 测长系统误差检测概述 |
| 2.2.1 非线性误差计算 |
| 2.2.2 非线性误差分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 激光干涉测长系统硬件设计 |
| 3.1 测长系统光路设计概述 |
| 3.2 位移系统设计 |
| 3.2.1 测量镜片选择 |
| 3.2.2 位移平台概述 |
| 3.3 电路系统设计 |
| 3.3.1 压电陶瓷驱动电路 |
| 3.3.2 光电转换电路 |
| 3.3.3 后级处理电路 |
| 3.3.4 电路板噪声测量 |
| 3.3.5 光路干涉信号测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光干涉测长系统软件设计 |
| 4.1 LABVIEW简介 |
| 4.2 数据采集程序 |
| 4.2.1 数据采集卡选型 |
| 4.2.2 采集卡驱动有关函数 |
| 4.3 数据处理程序 |
| 4.3.1 椭圆拟合程序 |
| 4.3.2 位移计算程序 |
| 4.3.3 非线性误差计算与分析程序 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光干涉测长系统误差分析 |
| 5.1 测长系统误差测量实验 |
| 5.1.1 位移值计算 |
| 5.1.2 非线性误差计算 |
| 5.1.3 非线性误差分析 |
| 5.2 二倍频误差分析 |
| 5.3 电路对非线性误差的影响实验 |
| 5.4 测量系统非线性误差漂移实验 |
| 5.4.1 漂移实验 |
| 5.4.2 误差漂移原因分析 |
| 5.5 波片对测量系统非线性误差的影响 |
| 5.5.1 转动波片角度观察误差变化 |
| 5.5.2 转动波片实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 待研究的工作及工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（2）基于单光束干涉图像的三自由度超精密激光干涉测量方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 三自由度激光干涉测量方法的研究现状 |
| 1.2.1 平行光束干涉测量方法 |
| 1.2.2 差分波前干涉测量方法 |
| 1.2.3 改进型泰曼-格林干涉测量方法 |
| 1.3 本领域的主要科学问题和关键技术问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 单光束波前零差干涉原理及其条纹数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单光束波前零差干涉测量原理 |
| 2.3 基于平面波的干涉条纹模型及分析 |
| 2.3.1 二维平面内的干涉条纹建模 |
| 2.3.2 平面波模型下的原理误差分析 |
| 2.3.3 三维空间中的干涉条纹建模和条纹特性分析 |
| 2.4 基于高斯光束的干涉条纹建模和条纹特性分析 |
| 2.4.1 高斯光束干涉条纹建模 |
| 2.4.2 干涉条纹特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 空间干涉条纹信号解耦方法及算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 信号解耦方法及算法的提出和优化 |
| 3.2.1 三自由度线性解耦方法 |
| 3.2.2 干涉条纹信号的解析表达 |
| 3.2.3 信号处理算法基本原理 |
| 3.2.4 三点抛物线拟合算法及分析 |
| 3.2.5 多点高斯拟合算法及分析 |
| 3.3 解耦算法频率(角度)计算特性分析 |
| 3.3.1 频率(角度)计算分辨力 |
| 3.3.2 频率(角度)计算范围与精度 |
| 3.4 解耦算法相位(位移)计算特性分析 |
| 3.4.1 相位(位移)计算分辨力 |
| 3.4.2 相位(位移)计算精度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单光束波前干涉三自由度误差分析与处理方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 测量范围分析与优化 |
| 4.2.1 角度测量范围的基本限制 |
| 4.2.2 角度测量范围 |
| 4.2.3 位移测量范围 |
| 4.3 单个自由度的原理误差 |
| 4.3.1 角度原理误差 |
| 4.3.2 角度比例因子误差及其校正 |
| 4.3.3 位移原理误差及其校正 |
| 4.4 三个自由度之间的耦合误差 |
| 4.4.1 角度之间的耦合误差 |
| 4.4.2 角度与位移之间的耦合误差 |
| 4.5 系统测量分辨力 |
| 4.6 周期非线性误差分析与抑制 |
| 4.6.1 周期非线性误差源分析 |
| 4.6.2 条纹状背景图像及其抑制 |
| 4.6.3 同心环状背景图像及其抑制 |
| 4.6.4 周期非线性误差的定量分析 |
| 4.6.5 周期非线性误差的频谱分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 实验与结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 噪声与分辨力测试 |
| 5.2.1 噪声水平测试 |
| 5.2.2 台阶分辨力测试 |
| 5.3 稳定性测试 |
| 5.4 周期非线性误差实验 |
| 5.4.1 典型的周期非线性 |
| 5.4.2 周期非线性误差的提取 |
| 5.4.3 周期非线性误差的抑制 |
| 5.4.4 角度变化引入的周期非线性 |
| 5.5 二维空间角度校准实验 |
| 5.5.1 原理样机校准实验装置 |
| 5.5.2 角度比例因子修正 |
| 5.5.3 二维空间角度的周期非线性 |
| 5.6 成果转化应用实例 |
| 5.6.1 三自由度干涉仪演示样机 |
| 5.6.2 桌面式纳米坐标测量机原型机 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）中国长度单位的保持及贡献（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 我国复现长度单位“米”的波长基准的建立、保持和贡献 |
| 2 溯源到激光波长的长度系列基标准的建立与保持 |
| 3 长度辅助单位角度的基标准装置的建立与保持 |
| 4 我国长度系列基标准的贡献 |
| 5 结语 |
（4）基于激光干涉的二维位移台测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 位移测量技术研究现状 |
| 1.2.2 多自由度同时测量技术研究现状 |
| 1.2.3 垂直度测量技术研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 原理和总体方案 |
| 2.1 总体设计 |
| 2.2 位移量测量原理 |
| 2.2.1 光的干涉基础理论 |
| 2.2.2 多倍程激光干涉仪测量原理 |
| 2.2.3 位移量测量的环境补偿 |
| 2.2.4 位移测量的阿贝补偿 |
| 2.3 激光测角原理及实现 |
| 2.3.1 激光测角原理 |
| 2.3.2 测角系统的实现 |
| 2.4 垂直度测量原理 |
| 2.4.1 二维位移台垂直度评定方法及测量原理 |
| 2.4.2 垂直度测量光路设计 |
| 2.5 不确定度分析 |
| 2.5.1 位移测量不确定度分析 |
| 2.5.2 角度测量不确定度分析 |
| 第三章 控制系统的电路设计 |
| 3.1 测量和控制系统电路总体设计 |
| 3.2 MP451 I/O板卡与分频模块 |
| 3.2.1 MP451模块介绍与分析 |
| 3.2.2 MP451-20的内部分频器的应用 |
| 3.3 MP422E数据采集模块 |
| 3.3.1 MP422E模块介绍与分析 |
| 3.3.2 MP422E开关量的应用 |
| 3.3.3 MP422E的D/A应用 |
| 3.3.4 MP422E的24位脉冲输出发生器的应用 |
| 第四章 测量系统软件设计 |
| 4.1 软件界面 |
| 4.2 位移量测量与显示模块 |
| 4.3 驱动控制模块 |
| 4.4 同步触发模块 |
| 4.5 测量参数设置模块 |
| 4.6 角度测量与显示模块 |
| 4.7 位移台运动量显示模块 |
| 第五章 实验与数据处理 |
| 5.1 系统性能评定实验 |
| 5.1.1 时间漂移实验 |
| 5.1.2 长度比对实验 |
| 5.1.3 角度比对实验 |
| 5.2 二维位移台测量方法及数据处理 |
| 5.2.1 安装、调整与测量方法 |
| 5.2.2 定位精度的数据处理 |
| 5.2.3 运动角度的数据处理 |
| 5.2.4 垂直度的数据处理 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 长春理工大学学位论文修改说明 |
（5）微纳米CMM系统测试与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 微纳米三坐标测量机国内外的研究进展 |
| 1.3 国内外微纳三维测头的研究进展 |
| 1.4 课题来源、研究内容及意义 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究意义及内容 |
| 第2章 微纳米三坐标测量机系统 |
| 2.1 “331”原则的布局结构 |
| 2.2 微纳米三坐标测量机系统 |
| 2.2.1 测量系统 |
| 2.2.2 三维工作台 |
| 2.2.3 力平衡系统及控温隔振系统 |
| 2.2.4 系统工作流程 |
| 第3章 微纳米三坐标测量机系统测试 |
| 3.1 测量系统漂移和噪声测试 |
| 3.2 机械零点重复性测试 |
| 3.3 工作台定位误差测试 |
| 3.4 测头量程测试 |
| 3.5 各轴单点触发重复性测试 |
| 第4章 三维接触扫描测头误差分析与校正 |
| 4.1 测头接触误差分析 |
| 4.2 测头信号耦合分析 |
| 4.2.1 水平方向对竖直方向的耦合 |
| 4.2.2 竖直方向对水平方向的耦合 |
| 4.2.3 坐标系不一致产生耦合 |
| 4.3 测头标定 |
| 4.4 修正模型 |
| 4.4.1 基于坐标系变换的模型 |
| 4.4.2 主方向多项式拟合模型 |
| 第5章 微纳米三坐标测量机应用研究 |
| 5.1 平面度测量 |
| 5.2 长度测量 |
| 5.3 环规测量 |
| 5.4 透镜轮廓测量 |
| 第6章 研究总结与工作展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（6）基于绝对测距的野外基线溯源关键技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 野外基线发展现状 |
| 1.3 空气折射率研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 野外基线溯源系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 野外基线量值传递与溯源 |
| 2.3 系统总体框架 |
| 2.4 测距仪准确度分析 |
| 2.4.1 μ-base测距仪自身漂移 |
| 2.4.2 μ-base测距仪加常数分析 |
| 2.5 环境参数自动测量系统研制 |
| 2.5.1 空气折射率影响因素分析 |
| 2.5.2 μ-base室内折射率修正准确度实验 |
| 2.5.3 环境参数自动测量系统硬件设计 |
| 2.5.4 环境参数自动测量系统软件设计 |
| 2.6 中国计量科学研究院野外基线及其辅助墩设计 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 空气折射率修正方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空气折射率修正代表性误差来源 |
| 3.2.1 温度代表性误差 |
| 3.2.2 气压代表性误差 |
| 3.2.3 湿度代表性误差 |
| 3.3 空气折射率修正模型 |
| 3.3.1 温度修正模型 |
| 3.3.2 气压修正模型 |
| 3.3.3 湿度修正模型 |
| 3.3.4 空气折射率修正模型 |
| 3.4 空气折射率修正不确定度分析 |
| 3.4.1 温度修正不确定度分析 |
| 3.4.2 气压修正不确定度分析 |
| 3.4.3 湿度修正不确定度分析 |
| 3.4.4 合成不确定度分析 |
| 3.5 空气折射率修正评估算法 |
| 3.5.1 评估原理 |
| 3.5.2 仿真分析及结果 |
| 3.6 实验与结果分析 |
| 3.6.1 实验方案 |
| 3.6.2 数据分析方法 |
| 3.6.3 数据分析与处理 |
| 3.6.4 实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 野外基线溯源不确定度 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 野外基线溯源设站方法 |
| 4.2.1 差分测量法 |
| 4.2.2 辅助测量墩法 |
| 4.3 野外基线溯源不确定度分析 |
| 4.3.1 μ-base测距仪测距示值误差及测距精度 |
| 4.3.2 μ-base测距仪自身漂移及加常数 |
| 4.3.3 环境参数测量误差 |
| 4.3.4 高差误差 |
| 4.3.5 其他影响因素 |
| 4.3.6 总结 |
| 4.4 野外基线溯源实验与结果分析 |
| 4.4.1 实验方案 |
| 4.4.2 测量数据处理方法 |
| 4.4.3 测量数据分析与处理 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（7）基于LVDT的多通道微位移测量系统的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 研究现状与分析 |
| 1.2.1 常见的位移测量技术 |
| 1.2.2 LVDT国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容以及创新点 |
| 第二章 LVDT位移传感器理论基础 |
| 2.1 差动变压器式LVDT位移传感器工作原理 |
| 2.2 LVDT位移传感器的基本特性 |
| 2.2.1 LVDT传感器的静态特性 |
| 2.2.2 LVDT传感器的动态特性 |
| 2.3 差动变压器式LVDT位移传感器误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 LVDT微位移测量系统总体设计 |
| 3.1 微处理器单元选择及控制电路设计 |
| 3.2 多重反馈有源带通滤波器电路设计 |
| 3.3 激励信号驱动单元电路设计 |
| 3.4 仪表放大器放大模块的选择及电路设计 |
| 3.5 RMS转换电路设计 |
| 3.6 信号处理单元电路设计 |
| 3.6.1 信号处理单元组成及作用 |
| 3.6.2 信号处理单元原理 |
| 3.7 传感器运动方向判别单元 |
| 3.7.1 传感器运动方向判别单元组成及作用 |
| 3.7.2 传感器运动方向判别单元原理 |
| 3.8 AD转换芯片选择及采样电路设计 |
| 3.9 人机交互单元设计 |
| 3.10 电源供电设计 |
| 3.10.1 TOP224设计 |
| 3.10.2 低压供电变换 |
| 3.11 微位移测量系统的实现 |
| 3.12 本章小结 |
| 第四章 软件系统设计 |
| 4.1 方波产生 |
| 4.2 通信方式的选择与SPI通信 |
| 4.3 软件抗干扰设计—数字滤波 |
| 4.4 按键中断触发 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验测试分析与标定 |
| 5.1 搭建实验测试平台 |
| 5.2 数据采集系统设计 |
| 5.3 信号处理电路调试 |
| 5.4 电源调试 |
| 5.5 线性度测试 |
| 5.5.1 非线性校正方法 |
| 5.5.2 线性度测试波形分析 |
| 5.6 稳定性测试 |
| 5.7 微动测量仪标定 |
| 5.8 误差分析 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（8）高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 焦距测量研究现状及存在的问题 |
| 1.2.1 基于几何成像原理的焦距测量方法 |
| 1.2.2 基于泰伯摩尔技术的焦距测量方法 |
| 1.2.3 基于干涉技术的焦距测量方法 |
| 1.2.4 已有焦距测量方法存在的问题 |
| 1.3 光学定焦方法研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 激光差动共焦超长焦距测量原理 |
| 2.1 激光差动共焦组合超长焦距测量原理 |
| 2.1.1 激光差动共焦组合焦距测量光路 |
| 2.1.2 激光差动共焦组合焦距测量点扩散函数定焦模型 |
| 2.1.3 被测镜焦距计算公式 |
| 2.2 参考镜焦距自校准 |
| 2.3 组合透镜镜组间隔自校准 |
| 2.4 被测镜超大曲率半径测量 |
| 2.4.1 被测镜超大曲率半径测量精度需求分析 |
| 2.4.2 激光差动共焦超大曲率半径测量方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 激光差动共焦超长焦距测量关键因素影响分析 |
| 3.1 探测器偏移量影响 |
| 3.1.1 探测器轴向离焦量影响 |
| 3.1.2 探测器径向偏移量影响 |
| 3.2 探测器针孔尺寸影响 |
| 3.3 噪声影响 |
| 3.4 系统像差影响 |
| 3.4.1 像差对测量系统定焦性能影响 |
| 3.4.2 像差对被测镜焦距测量影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 激光差动共焦超长焦距测量系统及性能分析 |
| 4.1 参考镜焦距选取 |
| 4.2 激光差动共焦超长焦距测量系统研制 |
| 4.2.1 系统构成及各模块工作方式 |
| 4.2.2 主控软件工作流程 |
| 4.3 测量光路调整误差分析 |
| 4.3.1 准直光束调整误差 |
| 4.3.2 被测镜光轴调整误差 |
| 4.3.3 探测器离焦量调整误差 |
| 4.4 准直镜和参考镜像差影响分析与补偿 |
| 4.5 运动与测长误差分析及补偿 |
| 4.5.1 导轨旋转与平移误差及其补偿 |
| 4.5.2 测长轴与运动轴夹角误差及其补偿 |
| 4.5.3 干涉仪测长误差 |
| 4.6 测量系统误差模型 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 实验验证与分析 |
| 5.1 参考镜焦距校准实验 |
| 5.2 被测镜焦距测量实验 |
| 5.2.1 焦距 31.2m被测镜焦距测量 |
| 5.2.2 焦距 12m被测镜焦距测量 |
| 5.3 测量不确定度分析 |
| 5.3.1 测量不确定度分量评定 |
| 5.3.2 测量不确定度评定 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间申请的发明专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目及获得的奖励 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）机械制造和精密计量专家梁晋文（论文提纲范文）
| 二、光电精密仪器的研究 |
| 三、大型机件几何尺寸检测技术与系列装备的研制 |
| 四、组织研制磁盘测试设备 |
（10）基于二维精密工作台的平面度测量仪设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 平面度测量方法的研究现状 |
| 1.2.2 平面度误差评定的研究现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 平面度测量仪的总体设计 |
| 2.1 仪器设计方案 |
| 2.2 测量布点的设计 |
| 2.3 二维位移工作台的设计 |
| 2.4 平面度测量仪计量装置 |
| 2.4.1 检测系统 |
| 2.4.2 检测装置原理 |
| 2.4.3 检测信号处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 平面度测量专用传感器设计 |
| 3.1 电感式传感器总体设计方案 |
| 3.2 传感器测量电路设计 |
| 3.3 电感式传感器的非线性补偿 |
| 3.4 传感器标定实验 |
| 3.5 传感器零位与增益误差补偿 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 平面度测量仪信号接口实现 |
| 4.1 采集卡选择与性能指标 |
| 4.2 工作台伺服驱动接口电路 |
| 4.2.1 伺服主电路设计 |
| 4.2.2 数据传输电路设计 |
| 4.3 测量仪接口测试 |
| 4.3.1 采集卡模拟通道测试 |
| 4.3.2 伺服放大器 I/O 测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 二维精密位移工作台控制研究 |
| 5.1 驱动工作台 |
| 5.2 伺服工作台控制系统研究 |
| 5.2.1 工作台传动机构模型 |
| 5.2.2 仿真分析位置跟踪 |
| 5.2.3 带摩擦前馈补偿模型的 PID 控制 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 平面度评定方法分析 |
| 6.1 平面度测量误差方法 |
| 6.1.1 三远点法 |
| 6.1.2 对角线法 |
| 6.1.3 最小区域法 |
| 6.1.4 最小二乘法 |
| 6.2 基于回归分析原理的最小二乘法 |
| 6.3 分析与实验 |
| 第7章 数据库与应用软件设计 |
| 7.0 应用软件主界面设计 |
| 7.1 C++ Builder 数据库的设计 |
| 7.1.1 数据库访问与结构 |
| 7.1.2 数据库构建 |
| 7.1.3 数据库存取 |
| 7.2 基于 CB 语言环境的数据采集实现 |
| 7.3 OpenGL 三维平面模型重构 |
| 7.3.1 OpenGL 编程环境的准备 |
| 7.3.2 平面度三维重构的实现 |
| 7.4 仪器精度检测 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 详细摘要 |
四、计量研制成精度0.2μm的光波干涉测长仪（论文参考文献）
- [1]激光偏振干涉测长非线性误差检测[D]. 丁雪萌. 合肥工业大学, 2021
- [2]基于单光束干涉图像的三自由度超精密激光干涉测量方法[D]. 于亮. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]中国长度单位的保持及贡献[J]. 孙双花,叶孝佑,毛起广,劳嫦娟. 计量技术, 2019(05)
- [4]基于激光干涉的二维位移台测量研究[D]. 刘俊亨. 长春理工大学, 2019(01)
- [5]微纳米CMM系统测试与应用研究[D]. 郭强. 合肥工业大学, 2018(01)
- [6]基于绝对测距的野外基线溯源关键技术的研究[D]. 陈杨. 中国计量大学, 2018(01)
- [7]基于LVDT的多通道微位移测量系统的研究与设计[D]. 姜彪. 上海工程技术大学, 2018(06)
- [8]高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究[D]. 李志刚. 北京理工大学, 2017(09)
- [9]机械制造和精密计量专家梁晋文[J]. 张书练. 中国计量, 2015(10)
- [10]基于二维精密工作台的平面度测量仪设计[D]. 邹春龙. 武汉科技大学, 2014(03)