学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

提高光电自准直仪分辨力和示值稳定性的研究

作　者: 张俊杰
导　师: 叶声华；孙方金
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 小角度测量自准直仪分辨力示值稳定性差动法
分类号: TH74
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 229次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

自准直仪经历了目视式、光电指零式和数显式三个发展阶段,其中光电指零式的技术进步点是采用了模拟量光电对线,其读数方式仍为目视、手动,性能并没有质的飞跃,因此只是个过渡阶段。当前作为通用计量器具的数显式自准直仪的发展方向为提高分辨力与示值稳定性。高分辨力是高准确度的保证,高稳定性是高分辨力的保证。而自准直技术的发展趋势是扩大应用范围,由静态测量向动态测量发展,由通用计量器具向专用设备发展,以满足各行业的特殊需求。依据对自准直仪国内外情况和发展趋势的分析,确定论文以研究自准直仪分辨力和示值稳定性为中心,对相关问题进行机理分析、措施探讨和实验验证。提高分辨力采用了独特的方法:在自准直光路的基础上增加光学放大,从而大幅度提高了当量焦距,在国内外首次把光学放大应用于数显式自准直仪,其难度为:对自准直像的位移量进行放大的同时,把准直物镜的像差和气流影响的跳字量也进行了放大,为此,采用了相对孔径较小的准直物镜,把“畸变”作为消减的主要像差,并采取多种减小跳字量的措施。数显式自准直仪的示值稳定性分为瞬时稳定性即跳字量与短期稳定性即漂移,瞬时稳定性以可分为本机跳字量(内因)及气流引起跳字(外因),外因跳字是常见又难办的现象,形成机理是空气的折射率随温度、压强和湿度而变化,气流使其折射率为变数,按折射定律,反射光产生角度变化由自准直仪感受产生跳字。加隔离罩是简单、有效、常用的方法,但是要求罩内的设备具有自动或遥控功能,否则会影响减小气流跳字量的效果,为此对不能加隔离罩的情况提出了“差动反光镜”法:当一块固定反光镜、一块运动反光镜安装在同一轴线上、反光面积相同时受气流的影响相近,相减后可减小气流跳字量。采用正弦臂差动式激光小角度校准装置作为检测设备,对自准直仪进行综合定标,并用分段线性补偿对示值误差进行补偿,有效地提高了自准直仪的准确度。在研究分辨力和示值稳定性的基础上研制了高分辨力数显式自准直仪,最小显示值0.001",分辨力<0.005",在±10"测量范围内示值误差为±0.01",除总的测量范围较小外,达到了当前国际上最高档的德国M?LLER公司HR型自准直仪的水平。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-34
  1.1 自准直仪的原理及特点  9-12
    1.1.1 自准直原理  9-10
    1.1.2 自准直法、准直法的特点  10-12
  1.2 通用自准直仪的国内外发展概况  12-25
    1.2.1 目视式自准直仪  12-16
    1.2.2 光电对线式自准直仪  16-19
    1.2.3 数显式自准直仪  19-25
  1.3 自准直仪的发展方向  25-32
    1.3.1 提高分辨力和示值稳定性  25-26
    1.3.2 应用范围的拓宽  26-29
    1.3.3 动态自准直仪  29-32
  1.4 课题的来源、内容与目的  32-34
第二章光学系统的研究  34-63
  2.1 光学放大提高分辨力原理  34-35
  2.2 光学系统  35-37
  2.3 光学设计  37-56
    2.3.1 计算机的优化设计原理  38-41
    2.3.2 准直仪物镜初始结构设计  41-44
    2.3.3 准直仪物镜像差平衡与自动优化  44-46
    2.3.4 像质评价  46-53
    2.3.5 增加20 倍显微物镜后全系统的设计  53-56
  2.4 光学设计的特点  56-58
  2.5 CCD 图像清晰度的分析  58-63
    2.5.1 图像清晰度分析  58-61
    2.5.2 清晰度算法分析结果  61-63
第三章数显自准直仪示值稳定性的研究  63-84
  3.1 瞬时稳定性  63-79
    3.1.1 减小本机跳字量的措施  63-69
    3.1.2 减小气流引起跳字的措施  69-73
    3.1.3 对减小本机和气流跳字都有效的措施  73-79
  3.2 短期稳定性  79-84
    3.2.1 易产生温度差的位置使用因瓦钢  80-81
    3.2.2 使用差动反光镜组成自校准系统  81-84
第四章示值误差的检测和补偿  84-97
  4.1 检测设备  84-85
  4.2 示值的综合定标  85-86
  4.3 补偿前的示值误差  86-88
  4.4 示值误差的补偿  88-97
    4.4.1 非线性补偿  89-92
    4.4.2 分段线性补偿  92-97
第五章高分辨力数显式自准直仪的研制  97-122
  5.1 光学系统  97-100
  5.2 机械结构  100-102
  5.3 电路  102-111
    5.3.1 光源亮度自适应电路  103-104
    5.3.2 线阵CCD  104-105
    5.3.3 AD 转换电路  105-107
    5.3.4 处理电路  107-111
  5.4 软件  111-114
    5.4.1 亚像素细分  112-113
    5.4.2 剔除粗大值及取平均值  113
    5.4.3 角度值的运算及误差补偿  113-114
  5.5 样机性能  114-122
    5.5.1 示值稳定性  114-115
    5.5.2 测量重复性  115-116
    5.5.3 自准直光束的平行度对示值的影响  116
    5.5.4 示值误差  116-122
第六章小结  122-127
  6.1 完成的具体工作  122-124
  6.2 创新点  124-125
  6.3 今后意见  125-127
参考文献  127-138
发表论文和参加科研情况  138-139
  发表论文  138
  参加科研情况  138-139
致谢  139

提高光电自准直仪分辨力和示值稳定性的研究

内容摘要

全文目录

相似论文