介绍了我们研制的一种高精度、具有计量学意义的原子力显微镜测头.该显微测头与其它部件协同工作在50 mm×50 mm×2 mm的测量范围内实现纳米级精度的测量.测头采用光束偏转法检测探针悬臂的微小偏移,由单模保偏光纤引入半导体激光作为光源.该测头安装有3个立体反射镜作为激光干涉仪的参考镜.样品与原子力显微镜测头的相对位置可以由激光干涉仪直接读数,可溯源到米国际定义及国家基准上.激光干涉仪的布置无阿贝误差.测头采用立体光路设计,结构紧凑.测头厚度小于20 mm,质量约200g,却实现了100mm的反射光程.使用该测头测得与量块表面的力-距离曲线,还测得标称高度300 nm SiO2台阶样板的图像,分辨率优于0.05 nm.

从误差角度分析，综述ＧＢ１００９５－８８《渐开线圆柱齿轮精度》误差的表达方法。

通过对环规测量数据的分析,发现星形探针在使用中存在着由于各个探针动态半径不同而造成的测量误差。在论述误差产生原因的基础上,提出了一种间接测量方法＂测点计算法＂,来消除星形探针带来的误差,进而提高测量精度。

分析了热电偶温度测量不确定度、温场稳定度测量不确定度和温场均匀度测量不确定度,为精密环境的温场参数测量和控制提供理论保障.分析表明,热电偶测温不确定度与热电偶热电动势、参考端温度传感器的测量不确定度密切相关;温场均匀度测量不确定度与热电偶热电动势的测量不确定度密切相关;温场稳定度测量不确定度与热电偶热电动势和温差拟合函数的关系密切,在一次线性拟合的条件下取决于拟合函数的斜率.针对测量过程中存在的脉冲噪声和热电偶非线性的干扰,结合精密环境温度信号变化缓慢的特点,提出综合运用均值滤波和中值滤波处理热电偶热电动势测量数据去除测量中脉动噪声和热电偶非线性对测量结果的影响.

外腔半导体激光的线宽小于100kHz，干涉相干距约为1000m，波长可调节范围超过100nm（1495—1645nm），应用上述二项特性，通过改变波长（频率）测得任意点到仪器的距离（不需要在测量计数时移动反光镜）。其测量距离大于100m，分辨率可以优于3nm，不确定度可以达到2．5×10^-6L，达到工程测量对测长仪器的要求。为提高测量不确定度，还可以使用2个或2个以上特定波长，通过小数重合法，更精确测得与被测点的距离，不确定度可以达到5×10^-7L。其优点是：测量时无需导轨移动测量镜（对比双频激光干涉仪）、可以挡光进行间断测量（对比激光跟踪仪）、测量不确定度和分辨率精度指标高（对比激光测距仪）。可以为尺寸大、形状复杂的几何物件和大型建筑物、基线场等精密测量提供十分有效的方法和工具。

建立了具有立体光路的光束偏转法原子力测头的模型，给出测头的放大能力，证明光路不会对光束偏转法的分辨力造成影响．分析了光路特性，说明光斑运动轨迹与规律．以此为基础完成了一个用于纳米计量的原子力测头．测头读数可溯源．测头的重复性通过实验验证，测头信号实验标准差为0．318nm．该测头应用在“2．5维大范围纳米结构测量系统”中，对台阶高度样板进行测量，取得了良好结果．

计量型原子力显微镜纳米测量系统主要由扫描器、测针位置传感器和一体化微型激光干涉三维测量系统等部分构成．针对计量型原子力显微测量系统，采用三维激光干涉测量系统作为测量基准，以实现原子力测量系统的纳米尺度量值溯源和校准工作．建立了校准模型，分析了扫描器9项主要误差项，并将该模型应用到原子力显微镜扫描器的校准中．校准后的结果表明，除z轴位置误差不超过±2nm外，其他8项的残余误差均不超过±1nm．通过台阶高度国际比对，建立了台阶高度标准计算方法及不确定度分析模型．台阶高度国际比对的测量结果表明，计量型原子力显微镜的测量值与参考值相差均小于1．5nm．

为解决在较厚粉砂夹层及硬层等特殊地质条件下应用静压法沉桩会出现爆桩、沉桩困难等问题,结合工程实例,提出了三种解决方案。通过对技术、经济、工期进行对比论证得出,提高管桩桩身抗压承载力的方式为最优选择。经检测,管桩各项技术指标均满足设计要求。

针对新型300t钢包，采用三维有限元数值模拟的方法研究了包壳的整体温度场分布。重点研究了包壳外表面高度方向、桶体与包底连接环焊缝处的温度分布以及钢包一些辅助结构对包壳温度场的影响，从而掌握钢包包壳温度场的分布规律，为新型钢包的日常维护以及如何延长钢包的使用寿命等方面的工作提供一定的依据。