常规多频涡流检测技术在谱分析时,一般采用多个频率的正弦信号同时工作,其激励信号峰值因数较大且检测信号频谱为离散谱。文中提出了一种基于调频信号激励和检测信号细化谱分析的多频涡流检测技术,它不仅降低了激励信号峰值因数,而且检测信号频谱为连续谱。对检测信号施加Tukey窗函数改善谱图,采用Chirp-Z变换计算检测信号频谱,提高谱图的频率分辨率。定义谱图能量、谱图重心、谱图峰度和谱图偏度4个特征量应用于缺陷识别和分类。对于内部缺陷,采用谱图差峰值频率点,定量检测内部缺陷的位置。理论分析和实验结果相一致,验证了所采用方法的正确性。

现有汽车衡不具备容错功能,为此提出了一种汽车衡智能容错方法。根据多路称重传感器之间的相关性,利用径向基函数神经网络建立称重传感器预估网络和自适应选择网络,完成称重传感器故障检测、失效传感器正常输出预估和汽车衡工作模式的自动切换,并将预估信号与其它正常传感器信号组合,通过称重结果融合网络完成任一传感器失效状态下汽车衡的正常称重。试验与现场检定表明,这种智能容错方法实现了汽车衡任一传感器失效状态下的正常称重,其各项指标均优于4级秤的要求,避免了称重系统失效。

研究通过分析共焦法检测透镜厚度的原理,并结合实际,给出了共焦光学系统的设计指标及要求,据此设计了一套共焦光学系统,结合光纤、耦合器、光谱仪等设备构成了基于共焦原理的透镜厚度测量系统。文中分析了本共焦光学系统的公差,分析结果表明,所给公差相对较宽松,整个光学系统设计合理,且在此公差下,本光学系统仍能清晰成像。本系统的测量范围至少为15 mm,可以有较广泛的应用。对于普通的K9玻璃,本检测系统的测量范围可达23.4 mm,测量精度为1μm。

精确测量宽谱光源平均波长对研制高精度光纤陀螺具有重要意义。提出了一种高精度宽谱光源平均波长测量方法。采用令保偏Sagnac环彤干涉仪实现宽谱光信号的干涉，采用微弱相位信号检测技术实现光波长信息的提取。推导出了宽谱光平均波长的数学模型，提出了光路设计方案和信号处理方案，提出了不敏感Sagnac效应的四态方波偏置调制单边解调的波氏检测算法。精度分析表明该方案可以实现高精度的宽普光源平均波长测量。设计了基于FPGA的微弱信号检测电路实现±π／2±3π／2四态方波偏置调制单边解调加闭环反馈算法，验证了该测量方法的可行性。

研究和开发一种基于激光技术的新型亚纳米级位移测量系统。在马赫-曾德干涉仪的基础上进行改进,结合激光多普勒技术和激光偏振干涉技术,设计新型激光干涉测量光路,具有抗干扰能力更强、光路简单、易于安装调试等特点。将DSP技术引入激光干涉仪的信号处理系统,研究改进的8细分算法,完成对干涉条纹的细分、辨向和计数功能。经实验分析和研究证明,测量分辨力达到0.16 nm,运行速度可达0.14 mm/s,量程可达4μm,上述方法有效可行,可实现被测物体的亚纳米级位移测量。

磁感应成像在医学领域的应用,由于生物组织的电导率非常小,需要一种测量相位精度高的系统才能满足应用需要。描述了一种基于同步检波的单通道磁感应测量系统,来测量微小相位变化。系统使用模拟开关代替模拟乘法电路,减少直流漂移,增加电路的动态范围。电路中引入了模拟的相移电路,使参考信号和与检测信号相位正交,提高相位测量的灵敏度。研究了单通道系统的稳定度和灵敏度,通过实测电路,该测量系统在1 min内的相位漂移0.001 5°,在1 h内的相位漂移0.006°;并给出电导率变化相应相位变化关系。

针对工业领域和计量界对定位精度要求的提高,提出了一种基于迈克尔逊干涉仪反向特性的定位控制方法。该方法采用相位锁定控制和外差干涉技术来完成位置测量和控制。在严格控制实验环境条件下,得到了步距值为5 nm的双向步进位移。步距值的不确定度为8×10^-9 nm,位移重复性误差小于1 nm。该定位方法的测量尺寸可直接溯源至长度标准,并且采用光电步进相移法可克服压电陶瓷的非线性和蠕变的机械缺陷。该方法在系统环境控制条件下适用于毫米行程位移,可应用于纳米计量和超精密加工等领域。

针对无人潜航器（unmanned underwater vehicle,UUV）在多普勒计程仪（Doppler velocity log,DVL）的量测噪声以及安装角偏离误差影响下,自主航行时不能满足长时间导航定位的问题,一方面基于Mallat算法的小波分解和单层重构方法对DVL量测速度进行滤波;另一方面,利用UUV湖试数据对传感器的安装偏离误差进行了校正。针对UUV在高纬度、长时间航行特点,采用地球参考椭球体作为地球几何形状的数学描述。最后对提出的导航算法进行了算法验证及自主导航控制试验,结果表明UUV的自主导航定位精度均小于0.5%,满足设计要求,并优于改进前的航位推算算法。

以厚壁铁磁性材料为对象,研究了基于晚期信号斜率的脉冲涡流测厚方法。首先分析了铁磁性材料脉冲涡流时域信号的特点,得出峰值、峰值时间、过零点、提离交叉点等特征量难以适用的结论。然后将感应电压信号从直角坐标系转换到单对数坐标系,针对单对数坐标系下晚期信号趋于直线且直线斜率与材料厚度一一对应的特征,提出以信号斜率为特征量的脉冲涡流信号分析方法。最后开发了实验系统,运用该方法在16MnR阶梯钢板上进行了实际测量。实验结果表明,该方法能有效地用于铁磁性材料的厚度检测,检测范围大,壁厚误差小于5%,且不受提离影响。

水平式望远镜经轴与纬轴的不垂直度直接影响到望远镜的指向误差，准确检测出望远镜两回转轴系的垂直度误差并加以修正是非常必要的。本文以某400mm水平式望远镜为例，针对水平式望远镜经纬两轴的特点提出了一种经纬轴垂直度误差的光学检测方法。通过检测数据计算获得该水平式望远镜的经纬两轴垂直度误差为46”，分析出检测误差为11”，借助检测数据对实际测量数据进行修正后，达到了提高望远镜指向精度的目的。