根据三坐标测量机空间误差与几何误差关系,使用Renishaw检查规,通过测量xy、yz和xz平面内特定圆周上各点的空间误差,可快速获得垂直度误差.使用该方法可快速、准确和方便地检测三坐标测量机垂直度误差,在安装和调试大量程三坐标测量机时,可快速检测,根据检测结果及时调整,方便快捷.

通过对微粒-光束作用的讨论,证明传统的光阻法原理仅适合于对较大粒径的粒子检测做出解释.在悬浮液透射定律的基础上,推导了对光阻法原理的另一种解释,并用Mie散射理论进行了修正,将之命名为消光原理.实验证明,消光原理是对光阻法技术的一种更加合理的解释.

结合被测面建立了数学模型,求解布设参数,并给出了布设参数的允许范围,使得测量系统的建立具有可操作性.结果表明,在求解的条件下布设,测量精度的分布比较合理,测量误差的波动范围较小,保证了被测面上采样点在测量坐标系中的绝对位置精度优于0.1 mm.

在图像相关位移测量方法中一般采用正方型子区搜索中心点的位移.当测量靠近裂纹或缺陷部位的位移时中心型子区失去效果,为了解决这一问题提出了非中心型子区的方法.证明了方法的有效性.认为在相关搜索时测量点既可选定在子区的中心位置,也可选定在非中心位置.进而提出了将测量点确定在子区角点的多种子区的方法.除通常的中心型子区外,至少还有4种子区可以采用,分别是右下角型、左下角型、右上角型和左上角型,这4种子区不但适用于表面裂纹或缺陷部位的位移测量,而且增加了图像有效信息的提取面积.

提出了一种基于虚拟仪器平台的电梯导轨多参数测量系统.系统中采用基于位置敏感探测器(PSD)的激光准直测量技术,实现了对导轨弯曲、失调、接口处台阶等参数的测量;采用双电感传感器差动测量法实现了对两列导轨间距变化的测量;采用数字量接近传感器实现了对导轨接头及支架的位置的准确测量.在软件设计中,应用COM技术将LabVIEW与MATLAB相结合构成功能强大的虚拟仪器开发平台,实现了整个测量系统的集成化和自动化.现场试验证明,该测量系统可以高效、准确地完成对电梯导轨的多参数测量任务.导轨表面形状误差的测量标准偏差在70 m的测量范围内为0.3 mm.

传统地震检波器为"永磁-动圈"式电磁检波器,在信号捡取过程中易受电磁干扰,存在非线性、动态范围小等问题.提出一种基于激光光栅多普勒效应的全新地震检波方法,依据谐波特性分析信号频谱,消除了光电接收器和电路噪声、环境波动等因素的影响,由差拍信号转折点的电压得到小于计数当量值的振幅值.实现了频率范围0.8 Hz～500 Hz,振幅20 nm～2.0 mm,相对误差小于100,其动态范围大于100 dB.光栅多普勒地震检波器的信号质量好,消除了光源、运动速度及接收器之间的角度影响,提高了微小振动位移的测量精度、分辨率和动态范围.

为了满足对机械件、光学件和电子件等几何形貌质量控制和产品监测越来越高的要求,在动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头的检测方法.论述了该测头通过测量参考光路和测量光路的时间差实现位移测量的测量原理及其结构,并对这种新的测量方法进行了详细的误差分析,对该光学测头及其测量系统进行了各项实验.实验表明,含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头及其测量系统的测量范围为±0.1 mm,测量分辨力为0.075 μm,线性度误差约为0.45 μm.

在振动丝技术的基础上,设计和制造出一种黏度仪,其工作原理是将截面为圆形的振动丝浸在待测液体中,然后让振动丝进行垂直于中心轴线的横向振动,从而测定流体的黏度和密度,写出了相应的工作方程,并对振动丝黏度仪的设计和操作过程进行了描述.振动丝黏度仪主要包括振动丝传感器、温度控制系统、压力控制系统和信号调节系统.确定了仪器的操作参数,测定了正己烷在298.15～403.15 K、0.10 MPa和5.1 MPa两个压力条件下的黏度和密度.比较实验数据和文献数据可知,本仪器测量密度时测量误差小于±0.5%,测量黏度时的测量精度为±0.5%,测量误差在±2.0%以内.目前该仪器已经用于高温高压液体黏度和密度的测定.

针对三坐标测量机上安装激光测头时机械调整误差大以及传统补偿算法鲁棒性差的缺点,提出了三坐标测量机非接触扫描测量时PH10回转体上光学测头安装姿势误差的补偿方法,建立了安装姿势误差的数学模型.通过对标准球球心的最小二乘拟合,给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的惩罚函数形式,提出了一种改进的遗传算法,在并行组合模拟退火算法中采用了改进的多点交叉算子和自适应变异算子,同时使用了两次最优保存策略.通过仿真实验证明了算法求解的精确性.

在分析磁致伸缩液位传感器工作原理基础上,针对磁致伸缩液位计不能进行密度测量的问题,提出多浮子相对位移测量法,在磁致伸缩液位计上实现了液体密度的在线高精度测量.同时分析了被测介质密度的变化对液位测量精度的影响,给出了液位测量的密度校正方法,进一步提高了磁致伸缩液位传感器的液位测量精度.