摘要:

摘要:随着微纳技术中材料和器件关键尺寸的减小以及几何结构复杂性的增加，给微纳尺度的精确测量带来了新的挑战。微纳几何量计量技术主要是研究微纳尺度下测量量值的准确一致，并实现量值溯源到国际长度基本单位的科学。为保证微纳技术的领先优势，国外先进国家一直高度重视微纳几何量计量技术的研究。目前，我国在微纳计量领域已成功研制了多种微纳几何量计量标准装置，并初步建立了我国自己的微纳计量溯源体系。对我国现有的微纳几何量计量技术与计量标准装置进行了回顾和介绍，并对我国微纳计量的未来发展做出了展望。

摘要:重力仪拥有广阔的应用空间，是获取重力相关信息所使用的最直接和最重要的仪器之一，对涉及重力测量的行业起着无可替代的支撑作用。重力测量原理的完善与创新能够极大地提高相关重力测量仪器的测量能力。首先介绍了重力仪的基本概念与分类，然后根据重力测量原理的成熟程度和相关重力仪应用的广泛程度，选取了自由落体重力仪、原子干涉重力仪、弹簧重力仪和超导重力仪4种目前重力仪行业内最为典型的重力仪，分别介绍了它们的测量原理与发展现状，并重点总结了与重力仪测量精度有关的指标，最后对国内外重力仪的相关研究情况进行了总结和展望。

摘要:光学频率梳在过去17年间极大地促进了精密科学领域的发展。光学频率梳首先建立了微波频率与光学频率的直接联系，为时频领域的相关研究带来了突破性的进展；在此基础上，利用光学频率梳稳定的频域梳齿特性极大地推动了激光精密计量与测试技术的进步，同时光学频率梳良好的时域相干性也为实现高速、宽带的高精密分子光谱探测提供了前所未有的手段。简述了光学频率梳的产生于发展，综述了光学频率梳在激光频率测定、绝对距离测量和精密吸收光谱探测、高速非线性光谱与光谱成像及高精度时间频率传递应用中的进展。这也说明了光学频率梳作为一种具有优秀时频特性的激光器必将继续推动精密科学领域的发展。

摘要:高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用，传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光，具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任务中的应用潜力引起了极大关注。介绍了光频梳测距技术的发展与现状，重点介绍了5种测量原理，包括合成波长干涉法、多波长干涉法、色散干涉法、双光梳干涉法和飞行时间法。

摘要:精密测量是先进制造发展的前提和基础，作为智能制造的眼睛，极大地提高了生产效率、降低了生产成本，直接推动了人类社会发展。在制造信息化大背景下，作为先进制造的先导技术，精密测量方法与仪器技术必须超前或在先进制造基础上提出新的发展趋势，为先进制造精密化、集成化、智能化发展提供信息支撑。概述了工业生产与科学研究中的现代精密测量技术发展现状和研究内容，着重叙述了应用于精密检测的最新技术、精密测量如何从实验室走向生产现场、精密测量技术的未来及发展方向。

摘要:关节类坐标测量机具有便携性好、质量轻、测量范围大等优点，广泛应用于汽车工业、航空航天、模具制造、大型装备装配等领域的质检工作。关节类坐标测量机由6或者7个旋转关节串联而成，靠近基座的关节一般装有力平衡机构，提高了关节类坐标测量机的易操作性；其测角系统由安装在各旋转关节上的高精度角度编码器实现；光学扫描测头应用于关节类坐标测量机上实现了复杂曲面的非接触快速测量；为得到精确的测量模型，研究了多种建模和参数辨识方法并由不同国际组织提出了关节类坐标测量机的性能评价标准。最后介绍了关节类坐标测量机的关键技术和未来发展趋势。

摘要:分析了齿轮磨削烧伤的危害，总结并比较了针对齿轮磨削烧伤的多种检测方法及特点。根据检测与烧伤发生的时间先后，分为事先预防和事后检测的方法。事先预防的方法包括临界常数法、磨削力比法、磨削温度监测法、神经网络预测磨削烧伤；事后检测的方法包括酸蚀法、表层显微硬度法、金相检测法、变质层深检测法等有损检测方法以及目测法、X射线衍射残余应力检测法、成分分析法、涡流检测法、CCD图像法、磁弹法、声发射在线监测等无损检测方法。针对每种方法的研究进展，讨论了各种方法适用的范围和局限性，并进一步指出齿轮磨削烧伤检测的发展方向。

摘要:数控机床是衡量国家制造装配业水平的重要标志，数控机床的加工精度是反映其性能和水平的一个关键指标。误差补偿是提高数控机床加工精度的一个主要途径和发展趋势，数控机床空间误差快速、精确测量是进行误差补偿、提高数控机床精度的前提与关键。如何快速准确测量数控机床各种误差成为国内外测量域的一个研究热点和重点，出现了很多不同类型的测量方法和仪器。按测量仪方法及仪器与测量策略这两条主线，对现有数控机床空间几何误差测量方法进行较全面介绍，分析了各种方法的优缺点，讨论了其发展趋势。

摘要:物体表面三维形貌数据的获取在智能制造、航空航天、文物保护、医疗卫生、远程教育等领域有着广泛的应用。三维形貌数据的获取受限于系统硬件的性能，特别是现有数字投影系统的投影速度，无法快速测得物体面形的三维形貌。彩色成像和投影系统的出现，为并行多颜色通道三维成像系统提供了新的研究方向。详细综述了基于彩色条纹投影术的三维形貌数据测量研究的现状。具体包括彩色条纹投影术的基本原理、彩色条纹调制和解调相关技术、三维成像系统的标定、以及未来的研究方向。接着给出几个利用彩色条纹投影术获取物体表面三维形貌和彩色纹理的实例。为彩色条纹投影术测量物体表面三维形貌数据提供了详尽的综述，并指明了未来潜在的研究新方向。

摘要:为了满足光学姿态敏感器地面标定更高精度的应用需求，针对当前敏感器地面测试设备的标定精度与设计值不一致的实际问题，提出了一种分辨率高、稳定性好的五自由度精密调整机构设计方案。分析了光轴一致性误差对星点位置误差的影响，结合姿态敏感器技术指标，采用搭积的调整层结构形式及合理的消隙方法，设计符合敏感器标定要求的调整架机械结构并进行力学分析。仿真结果与测试数据表明：调整机构的实测位移分辨率优于0.1 μm，角分辨达到0.1″，在对星图的反复测试中，降低了光轴一致性误差对测试结果的影响，星点位置误差比使用常规调整机构时提高了5″以上，达到了敏感器地面标定的精度要求。

摘要:高精度标定力的产生是微推力高精度测量的关键之一。电磁力具有非接触、结构简单、容易控制等优势，成为微推力测量系统有效的标定力产生方法。针对微推力测量对于电磁标定力的性能要求，研究了磁铁与线圈之间相对位置变化对电磁力大小的影响关系，通过仿真计算得到了轴向距离、径向偏差、相对倾角变化下的电磁力输出特性：相对倾角、径向偏差不为0时，电磁力均会变大，且关于磁铁中心轴线具有对称性，沿轴向距离，电磁力先增大后减小。基于天平称重法，设计了可三维调节的电磁力测量装置，提出了轴向距离、径向偏差、相对倾角的归零调节方法；获得了电磁力较为完备的力学特性，通过分段拟合方法，解决了在较小标定力时相对误差较大的问题，确定了电磁力及电流的控制关系及相对位置变化范围；提出了不敏感角、不敏感径向偏差、不敏感轴向距离区间等新概念，为电磁力产生装置的性能表征提供了具体参数。

摘要:随着智能电网建设及电力系统自动化、智能化水平的不断提高，电力系统信号分析与数据处理方法在电力系统中的重要作用进一步凸显。压缩传感(CS)是一种基于信号的稀疏特性，将利用奈奎斯特采样定理的信号采样过程转化为基于优化计算恢复信号的观测过程的新兴信号处理方式，并广泛应用于信号/图像处理、医疗成像与无线通信等领域。基于压缩传感的电力系统信号分析与数据处理方法具有采样速率低、高压缩比，以及便于提取信号特征等优点，因而，在电力系统中具有广泛的应用前景。描述了压缩传感理论框架，并对该理论在电力系统信号分析与数据处理中的应用进行详细综述，其中主要围绕电能质量分析、故障分析、电力系统模态识别、电力系统预测、数据传输，以及智能电网等方面进行评述，并结合压缩传感在电力系统信号分析与数据处理领域的发展状况，对其发展前景进行展望。

摘要:针对油纸绝缘变压器老化会对其等效电路产生影响，通过分析回复电压谱线与等效电路参数的函数关系，提出回复电压微分解谱法确定等效电路极化支路数，解决了长期以来变压器等效电路极化支路数难以确定的问题，为准确诊断变压器绝缘状态奠定重要基础。通过实例验证表明：利用回复电压微分解谱法能够准确判定等效电路的极化支路数，能更准确地反映变压器绝缘老化状况，且变压器绝缘老化越严重，其回复电压微分谱线子谱线个数和等效电路的极化支路数越多。

摘要:为解决飞行器复合材料构件的非接触、高精度无损检测问题，提出基于关节型机器人的激光超声检测系统及光声学参量匹配方法。采用有限元方法建立层状复合材料模型，计算分析材料层状各向异性导致激光超声的非对称分布、声束倾斜和畸变特征，结合实验分析得出利用激光超声表征分层的光声学参量匹配方法。在系统设计上，利用1 064 nm波长的Nd:YAG脉冲激光器激励超声波，利用基于光折变效应的双波混合干涉测量系统探测超声信号，激励和探测激光由光纤传导并投射至被检测工件表面，采用精密六轴关节型机器人作为C型扫描装置，建立系统的实验室原型，实现碳/环氧复合材料试样的C型扫描检测，得到试样中模拟缺陷的分布、形状和尺寸特征，验证了检测系统及参量匹配方法的有效性。研究结果表明，研制的机器人辅助激光超声检测系统可以实现碳/环氧复合材料内部直径1 mm以上分层的检测与成像，在飞行器复合材料构件的无损检测方面具有应用前景。

摘要:针对一类迟滞非线性系统提出一种参数辨识新方法。通过构造合适的周期输入信号，分析BoucWen模型的积分特性，该特性在后续线性参数与迟滞参数辨识中起到重要作用。利用扩张状态观测器获得系统状态和等效扰动构造方程组，实现线性参数和非线性参数的分离辨识，所有参数通过线性方程组求解得到。通过数值仿真验证了方法的有效性。最后，方法应用于一类压电系统的迟滞非线性模型辨识，所得模型能够很好地反应实际系统的特性。

摘要:为实现悬臂式掘进机的无人化作业,提出了一种基于超宽带（UWB）测距技术的位姿检测方法;通过分析悬臂式掘进机工况环境及局域定位技术原理,设计了UWB位姿检测系统,该系统利用4个搭载UWB模块的移动基站机器人对机身节点进行测距,经过解算测距信息得到掘进机位姿参数;并开展了狭长封闭巷道中的UWB测距精度验证实验,仿真分析了基于直接解析法和基于Caffery算法的系统位姿精度。研究表明UWB模块在狭长封闭巷道中的测距精度可达2 cm,系统三轴定位精度在10~95 m的狭长封闭空间中从4 mm~3 cm呈线性增加,系统航向角、俯仰角、横滚角精度从0.2°~1.5°呈线性增加,满足悬臂式掘进机位姿检测精度要求,为掘进机自主巡航的实现提供了基础。

摘要:相对于传统的k空间笛卡尔采样，非笛卡尔采样能够使得k空间具有更高的覆盖效率，同时可以更有效地利用梯度系统性能，减少dB/dt值，避免引起人体不良的生理反应。k空间非笛卡尔采样和并行成像技术结合能够进一步提高成像速度，但是也使得图像域中的伪影模式更加复杂，因此非笛卡尔并行磁共振成像重建具有更高的技术难度。综述了目前几种典型的非笛卡尔并行成像重建技术，具体讨论了每种方法的技术细节和优缺点，包括敏感度编码（SENSE）、共轭梯度敏感度编码（CGSENSE）、非笛卡尔自标定并行采集方法（nonCartesian GRAPPA）、基于数据一致性的迭代方法（SPIRiT）和近年来发展迅速的压缩感知技术。SENSE和CGSENSE理论上可以获得最优的重建结果，但受制于线圈敏感度分布的准确测量；NonCartesian GRAPPA无需测量线圈敏感度，但只能对特定的非笛卡尔采样模式进行近似计算；SPIRiT结合了SENSE和GRAPPA的优点，通过迭代优化方法可以获得较满意的结果；压缩感知技术利用图像的稀疏变换特性，配合现有的迭代优化并行成像方法可以进一步提升重建图像质量，将继续成为未来研究的热点。

摘要:针对地下管网的空间三维测量、三维形貌重构难等问题，提出了一种基于主动式全方位视觉传感器（ASODVS）的相机运动估计及管网3D重构解决方案。通过携带有ASODVS的管道机器人进入管道内部，实时获取管道内壁纹理全景图像和全景激光扫描图像；首先对全景激光扫描图像处理解析出投射在管道内壁上的激光中心点，通过计算得到管道横截面的点云数据；另一方面，对全景纹理图像进行处理，首先利用快速鲁棒性特征（SURF）算法快速提取特征点并进行匹配，然后采用随机抽样一致性（RANSAC）算法去除误匹配点，接着利用全景相机的极几何原理估计相机运动位姿，并利用光束法平差（BA）进行优化，最后利用相机运动位姿将相机坐标系下的点云坐标实时转换到世界坐标系下，完成对地下管网的三维重构。实验结果表明，所提出的方案能够精确估计相机运动位姿，实时对管道内部进行三维重构，实现了管道检测机器人边行走、边采集数据、边检测分析处理、边三维建模的设计目标。

摘要:提出了一种基于八邻域深度差（8NDD）的点云边缘提取算法。算法根据目标特征的点云，对每个特征点沿深度方向进行垂直投影并对投影点进行栅格划分，计算出每个栅格内投影点所对应深度的平均值作为该栅格的深度值；然后比较每个栅格与其八邻域栅格的深度差，根据深度差判断该栅格内是否存在边缘点，并采用排序法从栅格内筛选出目标的点云边缘点。针对含有非孔洞和孔洞的两种典型点云数据，利用八邻域深度差算法进行点云边缘提取，验证了算法的有效性。

摘要:机器视觉；粗糙度测量；指标评价；指标设计；彩色图片

摘要:提出一种对机器视觉测量视场内任意位姿目标物体视差变形导致测量误差进行物体自动跟踪和变形补正的方法。在分析视差变形基础上，提出自动跟踪检测模型，得出补正参数。通过改进的序贯相似性检测算法（SSDA）模板匹配、图像的二值化处理和腐蚀、质心坐标求取和轮廓边缘搜索等计算，计算出反映目标物体位置、姿态偏移的特征参数，从而求得目标物体自动跟踪位置、姿态偏移补正量。以任意位姿M4螺母内螺纹检测为实验对象，实验结果表明，该自动跟踪补正方法可行，具有较好的跟踪一致性，取得了较好的视差变形补正效果。

摘要:设计了一款基于隧道磁电阻传感器（TMR）的车辆探测器。通过理论分析与仿真，确定了车辆探测器的关键指标。对车辆所产生的磁异常信号进行了测量与分析，并根据磁异常信号的特征设计了专用检测电路。在此基础上，对车辆探测器的线性度、噪声、带宽、检测距离、有效探测率等性能指标进行了标定和测试。测试结果表明，该车辆探测器的最远探测距离可达4 m，在3.5 m的探测距离内有效探测率达100%。该车辆探测器拥有精度高、线性度好、体积小、功耗低等优势，适用于高灵敏度的运动车辆目标检测和探测。

摘要:提出了一种长周期光纤光栅（LPFG）级联布拉格光纤光栅（FBG）的温度/应变双参数光纤传感器。利用飞秒激光直写制作LPFG并级连FBG，且FBG波谷位置为1 551.9 nm，LPFG波谷位置为1 559.1 nm，最高对比度为-12.7 dB。在30~70℃温度变化范围内对传感器温度特性进行测试，并在25℃超净环境下对0~500 με应变变化范围内对传感器应变特性进行测试。实验结果表明，升温过程FBG中心波长发生红移，灵敏度15.00 pm/℃，线性度0.981 3；LPFG中心波长发生蓝移，灵敏度-11.75 pm/℃，线性度0.945 3。降温过程FBG中心波长发生蓝移，灵敏度18.25 pm/℃，线性度0.953 8；LPFG中心波长发生红移，灵敏度-15.42 pm/℃，线性度0.980 2。加载过程FBG中心波长发生红移，灵敏度0.93 pm/με，线性度0.991 5；LPFG中心波长发生蓝移，灵敏度-1.51 pm/με，线性度0.986 3。卸载过程FBG中心波长发生蓝移，灵敏度0.92 pm/με，线性度0.990 9；LPFG中心波长发生红移，灵敏度-1.51 pm/με，线性度0.972 8。结果表明，该光纤传感器灵敏度高，线性度好，可以同时动态实现应变和温度的测量。

摘要:针对三轴磁通门传感器非正交、灵敏度不一致、零偏以及构成梯度仪的两个磁通门传感器位置不一致引起的测量误差问题，建立了误差模型；基于地磁矢量模值短时不变原理，采用线性化最小二乘算法进行一个磁通门传感器参数的辨识；基于校准后三分量差值F范数最小原理，采用多元线性回归的方法进行另一个磁通门传感器参数以及两个磁通门传感器相对位置关系参数的辨识。实验结果表明，该方法能够将两个磁通门中最大总场误差从1 194.4 nT降低到30.0 nT，将三分量梯度仪最大输出误差从529.1 nT降低到13.4 nT，有效地改善了梯度仪性能。

摘要:微机电系统陀螺仪以其成本低廉和小巧方便已经广泛应用于军民领域，但是其仍然面临着零偏稳定性不够高的问题。针对这种现象，设计了一套空间大小仅为45 mm×55 mm×30 mm的可扩展可移植的硬件平台，在此平台上利用小波域多尺度融合算法，对4个微机电陀螺仪所采集的原始数据进行实时小波融合处理。分别对该集成系统在静态和动态环境下进行测试，实验结果表明，该系统运行稳定可靠，融合处理后的数据标准差都比融合前降低了一个量级。

摘要:根据磁性液体的磁粘特性，当磁性液体周围施加垂直于其涡旋矢量方向的磁场时，磁性液体的粘度增加，利用磁性液体作为减振器的阻尼液，通过改变磁场可以调节振动系统的阻尼比，从而达到减振的目的。根据这一特性，提出一种活塞式磁性液体减振器。根据磁性液体的流动方程和连续性方程，建立了减振器中磁性液体的动力学模型，并得到减振器阻尼力与振动速度之间的表达式以及减振系统的阻尼比。设计实验，将磁性液体减振器安装在悬臂梁自由端，利用线圈对减振器施加均匀磁场，研究不同线圈电流时磁性液体减振器对梁振动阻尼比的影响。实验表明，在所假设的条件下，实验结果与理论结果的一致性较好。同时得出，在一定范围内，活塞式磁性液体减振器的阻尼效果随着线圈电流的增大而增大。

摘要:大规模可再生能源并网引起的一系列问题使得储能技术成为未来能源转型的重要依托与突破方向。为减小系统调节压力，采用蓄电池和超级电容组成混合储能以补偿风功率预测误差。利用小波包分解可获取信号更多细节信息的优势，根据混合储能的性能特点和响应速度，确定分解层次并实现混合储能充放电功率的初始分配。考虑实际应用中容量约束，提出荷电状态(SOC)分区功率控制策略对储能的功率指令进行修正，实现充放电功率的优化分配，提高补偿效果。应用结果表明，所提策略能够充分利用混合储能互补的性能优势有效补偿风功率预测误差，同时保证储能的长期稳定运行。

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