纳米技术与精密工程 /nm/oa &nbsp;基于自抗扰控制算法的麦克斯韦快刀伺服控制系统 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017501 &nbsp;使用麦克斯韦力驱动的快速伺服刀具加工自由曲面,可以获得表面质量更优的加工效果.在快刀控制系统中引入适当的控制方式能够改善快刀的频响性能.本文针对麦克斯韦快刀,搭建包括软硬件在内的控制系统,硬件控制结构采用FPGA+DSP嵌入式控制架构,并加入自抗扰先进控制算法实现系统良好的抗干扰性能.为验证闭环控制系统性能,在自主搭建的精密位移测试平台进行系统位移分辨力和闭环带宽的测试,测试结果表明系统位移分辨力为5 nm,对频率108 Hz、峰峰值16 μm正弦信号的跟踪误差为0.136 μm,对频率540 Hz、峰峰值16 μm正弦信号的跟踪误差为0.094 μm.快刀系统行程50 μm,闭环带宽4 kHz.线下仿真加工实验验证了快刀系统对常规面型的加工能力. 2017年09月15 00:00 2017年5期 335 341 1866129 &nbsp;房丰洲, 陈晓菲, 张效栋, 李泽骁 &nbsp;紫外LED辅助的4H-SiC化学机械抛光 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017502 &nbsp;在4H-SiC晶片的化学机械抛光(CMP)体系中加入紫外LED系统,研究TiO2颗粒、紫外LED光功率、抛光温度和抛光液pH值对4H-SiC晶片抛光性能的影响规律,以获得较高的材料去除速率(MRR)和原子级光滑表面,满足LED器件对衬底材料表面的严格要求.结果表明,采用平均粒径25 nm、质量分数为2%的TiO2颗粒,可显著提高MRR,且减少微划痕等表面缺陷;增大紫外LED功率,MRR随之增大;升高抛光温度,MRR快速提高,并可降低抛光所得表面粗糙度;在CMP体系中加入紫外体系可增加羟基自由基数量,抛光液pH值较低(2.2)也可维持较高MRR值,且抛光液pH值超过10时MRR值大幅提高.采用原子力显微镜(AFM)、光学显微镜来考察4HSiC晶片抛光后的表面质量.基于各因素的影响规律,最终获得表面粗糙度为0.058 6 nm的4H-SiC晶片表面,且MRR达到352.8 nm/h. 2017年09月15 00:00 2017年5期 342 346 1637650 &nbsp;叶子凡1, 周艳2,3, 徐莉2,3, 潘国顺1,2,3 &nbsp;基于无阻尼扭转波干涉的磁致伸缩位移传感器 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017503 &nbsp;为增大检测信号的输出幅值和降低反射波对测量精度的影响,在传统磁致伸缩位移传感器结构基础上,提出一种基于无阻尼扭转波干涉的位移测量方法.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,检测线圈输出的电压幅值由42 mV提高到65 mV,信噪比由11.6 dB提高到22.5 dB,位移分辨力提高1倍.对扭转波的两种时间定位方法进行分析,提出了一种动态双侧阈值法的时间定位方法,给出了此方法使用的范围及阈值选取的方法,推导了此方法所能提高的测量精度,并通过实验证明了此方法的测量精度约提高了1倍. 2017年09月15 00:00 2017年5期 347 352 1154105 &nbsp;王博文, 谢新良, 张露予, 崔晓静<br /> &nbsp;基于卡尔曼滤波的光纤压力信号解调方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017504 &nbsp;针对光纤法布里珀罗传感系统长时间运行时,数据采集等电路部分热噪声过大,造成压力信号相位解调误差过大的问题,建立了基于卡尔曼滤波算法的压力解调算法模型,使用卡尔曼滤波算法对光纤压力信号进行去噪处理.经过计算,当信噪比为15 dB的情况下相位解调误差低于0.1 rad,标准差缩小1 000倍,不同信噪比下,滤波后的相位解调标准差稳定在0.012~0.026 rad之间,绝对相位拟合直线的截距稳定在75.8~76.7.实验结果表明,经过降噪滤波处理的信号解调出的结果精度明显改善,提高了系统在噪声条件下的解调精度和整体稳定性. 2017年09月15 00:00 2017年5期 353 359 1097577 &nbsp;赵美蓉, 于锦辉, 王进, 郑叶龙<br /> &nbsp;基于Linnik型白光显微干涉光谱测量方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017505 &nbsp;针对在复杂测量环境下实现薄膜类样品的高精度测量需求,基于白光干涉光谱测量理论,搭建了Linnik型白光显微干涉光谱测量系统,该系统具有较长的工作距离.系统采用5步相移算法实现相位信息的精确提取,通过对绝对距离以及标准薄膜样品的测试,验证了方法的可行性,并在此基础上利用系统实现了对微结构表面形貌和不同材料薄膜厚度的纳米级精度测量. 2017年09月15 00:00 2017年5期 360 365 1194659 &nbsp;郭彤, 周勇, 李明惠, 吴菊红, 傅星, 胡小唐<br /> &nbsp;基于有限角和计算机层析成像相结合的板状构件成像方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017506 &nbsp;计算机层析(computed laminography,CL)成像采用射线沿板状构件长宽表面倾斜入射的扫描方式 ,在厚度方向上获取不同断层的投影数据,然后利用此投影数据来重建构件断层图像.但在CL成像中,当倾斜角较大时,投影路径相对较长,对于板状构件中衰减系数大的部分,其投影数据存在一定的缺失.故针对板状构件的无损检测,提出了一种基于有限角和CL成像相结合的扫描方法,利用有限角扫描和CL成像分别采集投影数据,再进行数据融合,通过基于全变差最小化的迭代重建算法重构出扫描区域板状构件的断层图像.仿真实验结果表明,和传统的CL成像方式相比,该方法可以得到更好的图像重建效果. 2017年09月15 00:00 2017年5期 366 371 909213 邹晶, 曾伟, 胡晓东<br /> &nbsp;基于EEMD和二次相关法的管道泄漏定位检测 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017507 &nbsp;针对当前管道泄漏信号噪声大、定位误差大的问题,提出一种提高定位精度的新方法.泄漏信号经过总体平均经验模态分解(EEMD)之后,可以得到不同尺度的固有模态函数 (IMF) 分量,这些分量与原信号的相关系数可以作为信号重构的主要依据.这种自适应的降噪方法,不仅提高了重构信号的信噪比,还有效去除了模态混叠的干扰.然后,利用二次相关运算对两路降噪后的泄漏信号进行延时估计,再根据泄漏定位模型计算泄漏位置.最后,采用直接相关方法、基于经验模态分解(EMD)的相关方法以及本文提出的EEMD相关数据处理方法,分别对同组实验数据进行处理,对比定位误差.实验结果表明,EEMD相关方法相比前两种方法,有效抑制了模态混叠,提高了定位精度. 2017年09月15 00:00 2017年5期 372 377 1025805 &nbsp;李健, 封超<br /> &nbsp;基于视觉识别的对准精度研究 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017508 &nbsp;为了解决在微小器件装配系统中相机的光轴与理想位置产生偏角的问题,提出了空间坐标转换方法进行相机的位置校准,采用螺纹制动的机械方式进行微调,保证了夹持器的轴线和相机的光轴高度平行,以达到高对准精度.通过分析电荷藕合器件图像传感器(CCD)实时获取的零件装配图像,提出了基于Canny算子轮廓边界差值的微距离测量方法,该方法具有非接触测量的优点,能够有效测量零件装配的对准精度.进行了相关的实验验证,实验结果表明该微小器件装配系统的对准精度小于0.1 mm. 2017年09月15 00:00 2017年5期 378 383 1106346 &nbsp;张嘉易1, 郭鹏跃1, 贾瑾2, 郝永平1, 朱欢欢1<br /> &nbsp;基于多光谱融合的奶粉掺假诊断方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017509 &nbsp;发展了一种多光谱融合新技术,该技术充分利用拉曼光谱与红外光谱的互补特性,并借助数据融合手段,高效实现奶粉掺假检测.为进一步提升数据融合算法的准确性,有机结合离散小波变换(DWT)多尺度特性及竞争性自适应重加权偏最小二乘线性判别(CARS-PLSDA)算法,以有效扣除光谱建模中的干扰信息.为验证多光谱融合技术的有效性,对4种典型奶粉掺假体系分别建立分类判别模型.结果表明,基于DWT-CARS-PLSDA多光谱融合算法所建的面粉、淀粉、糊精和大豆分离蛋白奶粉掺假模型灵敏度分别为94.74%、100%、84.21%和100%,正确率分别为99.42%、98.83%、98.25%和98.83%. 与单独对拉曼光谱或红外光谱建立模型相比,4种模型能够显著提高奶粉掺假检测灵敏度和准确性,为奶粉掺假快速诊断提供了一种有效工具. 2017年09月15 00:00 2017年5期 384 388 854974 &nbsp;陈达, 骆文欣, 黄志轩, 李奇峰<br /> 基于气体吸收谱线宽度的温度检测方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017510 &nbsp;本文提出一种用于温度传感的气体吸收谱线宽度检测方法,该方法基于比尔-朗伯定律中气体吸收谱线宽度与温度关系,以特征线宽代替半高全宽(FWHM)进行线宽的测量.研究气体所处环境的温度改变对气体吸收谱线宽度的影响.以乙炔气体为例,在0~90 ℃的温度范围内,测量了其5条较强吸收谱线的特征线宽变化情况.特征线宽测量值标准差&lt; 0.6 pm,温度分辨力&lt;2 ℃,稳定性好.此方法有效避免了光源功率的波动对特征线宽测量的影响,提高了线宽测量的准确性, 该方法应用于气体温度测量具有可行性. 2017年09月15 00:00 2017年5期 389 393 730854 郑文杰, 刘铁根, 楚奇梁, 俞琳, 田苗<br /> &nbsp;基于加权引导滤波的局部立体匹配算法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017511 &nbsp;立体匹配是双目立体视觉中的关键环节.本文在现有局部立体匹配算法的基础上,提出一种基于加权引导滤波的局部立体匹配算法.该算法在代价聚合阶段采用加权引导滤波方法,根据不同窗口像素纹理的丰富程度,对引导滤波的规整化参数进行自适应调整,实现更准确的代价聚合;在视差选取阶段,根据聚合后的代价空间信息对视差的可靠性进行判断,对于视差不可靠像素,利用自适应窗口方法进一步代价聚合后确定视差.在MATLAB软件平台上利用标准立体图像对进行测试,实验结果表明,本文提出的算法平均误匹配率为5.20%,相比于现有的局部立体匹配算法具有更高的精度. 2017年09月15 00:00 2017年5期 394 399 1283623 &nbsp;陈松, 陈晓冬, 苏修, 刘依林, 汪毅, 郁道银<br /> &nbsp;脉冲编码Φ-OTDR系统性能分析 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017512 &nbsp;研究了基于编码调制的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统原理,该系统向传感光纤注入经过编码后的光脉冲序列,在接收端经过数据处理提升Φ-OTDR系统信噪比,从而提高系统传感距离.对比研究了脉冲编码方式和传统信号处理方式对系统信噪比的影响;采用格雷码进行了实验分析,通过匹配滤波对编码脉冲回拨信号进行降噪处理,并与单脉冲信号结果进行了对比.结果表明,采用脉冲编码可提高ΦOTDR系统动态范围,能有效提升系统综合性能. 2017年09月15 00:00 2017年5期 400 405 1503136 &nbsp;梁胡格吉乐, 封皓, 曾周末<br /> &nbsp;非接触式圆心快速提取技术 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017513 &nbsp;针对几何公差检测自动快速的工业需求和现有基于接触式测量方法的缺陷,本文提出一种非接触式圆心快速提取方法.针对轴类零件,采用两个激光三角法位移传感器,建立了圆心提取数学模型.提出一种基于三坐标测量机的标定方法,并确定了最佳的标定数据选取方式.搭建了激光三角法位移传感器测量实验装置并进行了实验验证,经与三坐标测量机比对,采用测量精度10 μm的传感器,可保证圆心要素提取精度在30 μm以内.由于采用非接触式测量,整个测量系统更加安全,易于实现自动化操控,可提高检测效率. 2017年09月15 00:00 2017年5期 406 411 1148770 &nbsp;刘尧夫, 付鲁华, 王磊, 王仲, 孙长库, 王鹏<br /> &nbsp;基于光纤布拉格光栅的温度应变复合测量系统<br /> /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017514 &nbsp;本文基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感原理和可调谐滤波器解调技术设计了一套可用于工程中温度和应变监测的复合测量系统.对系统进行模块化设计,可根据应用实际情况配置各个模块,能够实现14通道同步并行测量,每通道最多可负载16支FBG传感器,即最多能实现224个待测点的实时同步测量.针对可调谐滤波器输出波长的非线性漂移问题,提出了可调谐滤波器的自适应驱动算法,波长拟合残差小于1 pm,确保系统的测量精度.系统的温度测量精度小于±0.5 ℃,稳定性良好.将本文系统应用于混凝土监测领域,测量结果验证了其可行性,可以满足实际工程应用的需要. 2017年09月15 00:00 2017年5期 412 418 3427902 &nbsp;王立恒, 林旭君, 俞琳, 汪冉冉<br /> &nbsp;基于形状匹配的刀具在机监测方法研究<br /> /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017515 2017年09月15 00:00 2017年5期 419 424 1190540 &nbsp;徐露艳, 仇中军<br /> &nbsp;基于外部参数正交的葡萄糖近红外漫射光谱温度校正<br /> /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017516 &nbsp;不同温度下葡萄糖的近红外光谱存在较大差异,故温度干扰将影响葡萄糖浓度的预测精度.本文提出采用基于外部参数正交化的光谱预处理方法,对不同温度下葡萄糖在浑浊介质中的漫射光谱进行温度校正.该方法仅需预先对代表性样品进行不同温度下的漫射光谱采集,即可获得消除温度变量的滤波矩阵,利用该矩阵可以将所有温度下的光谱校正至基准温度水平.该校正方法预先对外部干扰变量单独建立模型,此模型与葡萄糖浓度预测模型的建立是分离的.该方法与温度、葡萄糖浓度混合建模的传统方法相比,复杂度大大降低.针对葡萄糖在浑浊介质中的测量场合,本文提出两种对于温度校正中代表性样品的选取方法,并实验验证了两种方案对葡萄糖在脂肪乳溶液中漫射光谱温度校正的效果.该方法为人体无创血糖测量中的温度校正提供了借鉴. 2017年09月15 00:00 2017年5期 425 429 722155 &nbsp;盛伟楠, 孙翠迎, 韩同帅, 刘冰洁, 刘瑾<br />