静电悬浮位置控制系统设计与实现

静电悬浮位置控制技术是静电悬浮材料实验装置中的关键技术. 以静电悬浮位置控制系统为研究对象, 分析了稳定悬浮样品的基本条件, 并以两组不同波段正交平行光作为光源, 位置测量传感器(PSD)作为位置信号接收器来组成样品的三维位置测量装置. 将PSD的位置输出信号作为输入、模拟电压信号作为输出构建PID位置反馈控制系统, 再利用PID反馈控制系统的输出来驱动高压放大器, 从而按照样品的实时位置变化调整电场强度. 通过选择合理的PID参数, 最终很好地实现了静电悬浮系统中样品位置的稳定控制.      

多种互瞄条件下立方镜准直传递方法研究

根据立方镜相对姿态测量时不同的互瞄通视条件,介绍了有互瞄传递条件下和无互瞄传递条件下经纬仪对立方镜的准直传递方法。通过对多种传递路线的分析,研究了各种条件下建立统一角度传递基准的方法,推导了自准直角度的传递公式,实现了在多种互瞄条件下立方镜相对姿态测量。     

准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法研究

针对野外、远距离、动态的重合度测量要求,提出了一种准平行光自准直测量方法,即发光和接收由一台仪器完成,发出光束为准平行光,反光器件为角锥棱镜,PSD或CCD将反回光转换成电信号,并最终以角度表达重合偏差。通过静态试验验证,证明此方法原理正确,方案可行,测量距离可达公里级,测量结果具有较高的准确度。该方法为实现角度的精确跟踪及专用跟踪仪的研制奠定了基础。     

基于PSD的触须传感器及在移动机器人中的应用

针对视觉传感器无法解决的移动机器人的全天候避障问题,设计了一种触觉传感系统.利用位置敏感探测器(PSD,Position Sensitive Detector)作为触须根部的检测元件,设计了一种机械结构,利用一个直接连接在触须根部并侧向出射激光的激光器,解决了触须安装困难以及安装误差对测量精度影响较大的问题;提出了两种全新的检测机器人本体与墙体之间夹角的方法,可实现机器人近墙行走,对两种方法的优劣进行了比较,最后通过实验证明了此两种方法的可行性,并对测量产生的误差进行了分析.     

美国的新型量值传递方式及其实施方法

近十年来,美国标准局开展了一项新的最值传递服务,即计量保证方案(MAP)。该方案通过一个“传递标准”完成对参加 MAP 的各实验室测量系统的全面考核,并使之溯源到国家标准。MAP 的核心是通过各实验室内部使用的“核查标准”获得大量数据,建立测量过程参数,并在“传递标准”校准了实验室测量系统后的较长时间间隔内,经常测量“核查标准”,用统计学方法检验其结果是否符合统计计量的要求,使测量过程处于连续的统计控制之中,从而保证测量的总不确定度的有效性,完成物理量值真正传递到现场的目的。     

变革中的测量保证程序及其数据处理

本文介绍了美国国家标准局(NBS)提出的一种量值保证方案,即:测量保证程序(MAP)的基本内容,并对其数据处理方法作了简要的分析与评述。MAP 用统计方法对测量的质量进行控制,从而减小测量的不确定度,使测量结果较为准确。国外已在逐步推广使用这一方法。目前,我国的量值传递大部分仍以行政系统为主逐级传递,效率不高,传递的质量受到环境条件和人员素质的影响。在当前改革的进程中,如何更有效地既保证量值的统一、准确,又能提高效率和设备的利用率,是值得计量管理部门研究的一个重要问题。本文所介绍的 MAP 测量保证程序可供有关同志参考。     

一种新的非高斯随机振动信号的模拟方法

传统的环境振动试验常将随机振动信号假设服从高斯分布,且利用功率谱密度（PSD）来作为试验条件。然而实际环境中结构所受到的振动激励很多呈现非高斯性,且PSD只能描述信号的低阶统计量,无法描述非高斯信号的峭度和偏度等高阶统计量。针对此情况,研究了在窗函数幅值调制法（AMT）基础上利用自PSD和峭度生成非高斯信号的方法。针对调制信号的生成,提出了近似模拟方法。通过Weibull和Beta 2种分布构造调制信号,研究分布参数与目标峭度值之间的关系,并分析2种分布合成目标峭度值的范围。案例验证了仿真生成的非高斯信号与实测外场数据具有相同的PSD、概率密度函数（PDF）和峭度值,进而证明了方法的正确性。      

应用双向时间传递的重力卫星时标误差自主测量

星间时标误差的自主测量对于中国自主研发地球重力卫星具有重要意义. 提出利用双向时间传递法实现重力卫星时标误差的自主测量, 设计了测量方案, 建立了包含卫星运动导致的链路非对称、电离层效应、设备零值以及随机测时误差在内的测量模型. 结合地球重力卫星相关特性, 分析了时标误差测量中各误差源的影响及相应的误差校正方法. 以GRACE重力卫星为例, 利用提出的方法和校正措施, 星间时标误差自主测量精度可以达到0.62ns, 其中误差主要来自系统零值标定误差和随机测时误差.      

标准功率座的计量确认方法

功率传感器的校准因子直接影响功率测量的准确度,计量确认工作是保证功率量值传递准确可靠的重要环节,本文主要讨论了微波小功率标准装置在实验室进行计量确认时使用的一种方法。依据测量结果的计量兼容性的概念,结合小功率标准装置量值传递过程中的概率分布,向工程师给出了具体可量化的一种实施方法。     

折转光管误差检测方法的研究

折转光管作为一种光线传递装置,被广泛应用于角度测量系统的光学传递中,但其制造误差却对传递准确度带来了直接影响。通过对折转光管传光特性的理论分析,推导了不同方向制造误差与光线传递偏转的关系公式,并根据其使用状态,阐述了几种不同的检测方法。     

PSD器件及其在精密测量中的应用

ＰＳＤ器件是近几年出现的一种新型位置探测器，可直接用来测量角度、高度、距离及运动，本文介绍了ＰＳＤ器件的工作，给出了三种ＰＳＤ器件的等电路和坐标位置电流函数表达式，并就ＰＳＤ器件在位移和三维运动测量中应用方式和应用范围进行了讨论。     

基于标定场的激光雷达两步标定方法

针对激光雷达大测量范围高精度测角测距问题,提出一种基于标定场的激光雷达两步标定方法.该方法在分析激光雷达测角误差和测距误差的基础上,提出激光雷达误差修正模型.该模型将距离修正从标定模型中分离,首先利用靶标场完成全视场的角度标定,并确定其外部参数,再利用基线场实现距离标定.以降低距离标定参数与角度标定参数之间的耦合性,保证激光雷达角度和距离标定的精度和准确度.实验结果表明方法合理有效,能够实现激光雷达的高精度标定.     

异形光斑的高精度光束偏转角度测量

大气湍流通常会造成激光光斑畸变为不规则的异形光斑,针对目前四象限探测器(QD)对空间光通信中不规则光斑偏转角度测量精度不足的问题,提出了一种基于多源信息融合的高精度光束偏转角度测量方法.该方法通过对QD及电荷耦合元件(CCD)的数据信息进行融合分析,在保持QD高分辨率和高响应速度的基础上,提高QD对不规则光斑偏转角的测...     

振动台动态角的测试方法研究

振动台在高频振动过程中难免会产生空间的小角度运动,这种角运动在振动试验中是非预期的,应尽量减小。利用激光干涉原理,运用双频激光干涉仪及角度测量组件测量了振动台振动频率达2 000Hz时方位、俯仰、横滚三个方向的实时角度、角速率。通过对测量数据的分析可知环境的振动对测量准确度影响较大,为进一步完善该测试方法指明了研究方向。     

交流阻抗测量系统中交流小电流测量方法

交流小电流测量是交流阻抗测量的关键技术之一。分析了交流小电流测量对交流阻抗测量的影响,提出采用数字相敏检波原理测量交流小电流的方法,利用互相关技术有效克服放大器噪声对交流小电流测量的影响,完成了交流阻抗测量的预期功能,达到了预期的效果。     

角度传感器动态角误差测量方法的研究

针对急需解决的角度传感器动态角计量问题,设计了动态角误差的测量方法,详细介绍了测量原理、测量过程及误差的评定方法,并进行了测量结果的不确定度评定。由不确定度评定可知,转台对传感器的电磁干扰导致的读数跳动及安装误差对测量准确度影响较大,为进一步完善该测量方法指明了研究方向。     

星间相位干涉仪测角系统设计及精度分析

针对微小卫星编队飞行、星间组网等多星协同任务中的相对测角问题,提出了一种高精度的星间无线电测角系统。该系统的优势是在伪码测距系统的基础上增加两条相同的接收通道,对载波相位值采用相位干涉法得到高精度的星间相对角度值,可以在不增加额外软硬件开销的情况下完成实时性较好的高精度星间相对状态自主测量。从该系统的设计出发,对相位干涉仪测角系统进行了详细的精度分析,推导了链路中各个噪声源的传递函数和理论噪声水平,并搭建实物平台对角度测量精度的理论值和实测值进行比较。结果表明系统对本振相位噪声有抑制作用,热噪声是角度测量的最大噪声源,系统实际测角精度在强信号下可达1.4×10^-3度。     

深空测角测速组合导航系统时间配准方法研究

深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合导航系统基本原理,阐述了在实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传输时延等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响。本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步。数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度。     

一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法

全球定位系统（GPS）测姿技术主要是利用GPS载波相位和信号功率2种方法，但是测量信息单一且独立，针对旋转载体的测姿问题，提出一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法，通过融合GPS接收机天线信号功率和多普勒频率信息测量载体滚转角和滚转角速度。利用当前统计模型对滚转角和滚转角速度测量进行系统建模，根据滚转角预测估计值选取量测量，并提出自适应滤波，采用滚转角加速度估计自适应滤波算法，实现了对系统噪声方差阵的自适应调整，避免了滚转角加速度最值的选取问题，降低了噪声的影响。通过仿真验证了基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法的可行性，结果表明该方法的测量精度高于无迹卡尔曼滤波（UKF）。