关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统.介绍了该系统硬件系统和软件系统的基本构成、主要特点及实现方法.基于DH参数法建立了误差参数模型,提出了一种将并行机制的模拟退火算法和两次最优保存策略的遗传算法相结合的参数标定方法,同时利用改进的多点交叉算子和自适应变异算子加快了标定过程.本标定算法在Faro Platinum 2.4 m关节臂式坐标测量机上进行了实验验证,证明了标定算法精确性.

详细阐述了用于纳米定位的偏振激光干涉仪的原理,并介绍了基于该偏振仪的纳米定位控制方法.该方法已由实验论证,实验位移系统的最小步长实测值为5 nm.并对系统的最小位移步长、重复性和分辨率做了详细的分析,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纳米加工.

讨论了热式探头的气体流量测量方法和热式流量仪表的设计方法．在论述热式探头测量气体流量原理的基础上，对探头型式、安装方式、环境温度、供电电源等影响因素进行了较深入的分析，并对热式流量仪表的设计提出了建议．

通过计算流体力学（CFD）的方法对15mm口径的玻璃浮子流量计进行了数值仿真，给出了浮子流量计的速度场、压力场、速度矢量场以及浮子的受力；研究了温度变化对流量造成的影响，并用实验进行了比较．结果表明，数值仿真与实验结果基本吻合．

应用三维设计软件SolidWorks构建了WS-80型号的垂直螺翼式水表下整流器三维模型,将单个下整流器装配在直管道中建立数值计算模型,并在Gambit中划分网格和指定边界条件;采用有限体积法对控制方程进行离散,通过Simple C算法和Realizablek-ε湍流模型对上述模型中的内流场进行数值模拟,给出了该整流器某一截面上的流场静压力等值线图和速度等值线图,进而得到了下整流器造成的压力损失;分析了下整流器导流体上不开小孔、开小孔和导流体开小孔的基础上在导流体前端开槽这三种情况下,下整流器进出口截面上的压力损失.发现导流体上开小孔在大流量下对于降低压力损失具有明显的作用,并且导流体前端开槽对降低压损也有一定作用,研究结果对垂直螺翼式水表的结构优化设计具有重要指导意义.

分析了利用电涡流效应测量靶受力后的位移进行流量检测的原理,并设计了相应的靶结构,构建了具有温度压力补偿的测量系统,最后根据流量标定实验数据,建立了流量传感器的数学模型.试验结果表明,该靶式流量计线性好,灵敏度高,且测量精度优于1%.

为研究双锥流量计的安装使用条件,利用Fluent仿真软件对50mm管径,直径比β分别为0.5、0.6、0.8的双锥流量计展开了上游半月型孔板扰流件作用下的数值模拟研究,并结合一定的实流实验加以验证模拟计算的正确性.通过速度场与压力场云图信息,定性地分析扰流件与直管段长度对双锥流量计流出系数的影响.最后,利用平均流出系数相对误差作为安装条件影响的主要评价标准,定量地给出了上游半月型孔板下各β所需的最短直管段长度.

针对在野外环境中如何实时、准确地获取降雨资料的问题,在综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优缺点后,设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计.它具有传统虹吸式雨量计低功耗、测量不受降雨强度大小的限制的优势,并通过压力传感器保证了测量精度,而且对虹吸过程中的降雨采用最小二乘法的算法进行补偿.最后,经过算法优化后的数据通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输,从而大大提高了它的应用范围.

介绍了基于差动电容结构的新型靶式流量计的基本结构、工作原理,设计了以MSP430f147为主控制器的二次仪表,通过滤波、线性修正、密度补偿等数字处理,实现对瞬时流量、累积流量等的测量与实时显示,并提供多种通讯输出方式.试验结果表明,新型电容式靶式流量计灵敏度好、量程比高、适应性强,能实现高精度、高稳定性的流量测量.

介绍了一种采用标准柱塞结构的临界流喷嘴校准器的原理和组成.根据临界流喷嘴的流量特性建立了检定数学模型,同时建立工作腔气体状态方程,并进行分析.对该校准器工作腔的压力和温度进行了大量实验研究,结果表明,工作腔内气体的压力和温度在检定过程中能够保持稳定,有益于提高检定的精度和效率.利用该校准器进行临界流喷嘴背压比试验,调节被测喷嘴背压比,检测其实际流量,得到与理论曲线相一致的流量特性曲线,从而为临界流喷嘴的特性研究提供了一个良好的手段.