一种非接触高精度平面高度差检测方法
第７期刘力双，吕乃光等：一种非接触高精度平面高度差检测方法１６４５
板面积Ｓ和介电常数ｅ成正比．当电容传感器的极板间距、面积或介质发生变化时，电容也会发生变化．近年来随着电子技术的发展，电容传感器产品不断在科研、生产中得到应用［１书］，传感器的精度和稳定性也在不断提高［７。９］．电容传感器具有结构简单、分辨率高和可实现非接触式测量等优点．电容传感器本身也有其明显的缺点，量程小、被测物必须为导体，测量容易受外界环境干扰，随着温度、湿度等外界环境的变化传感器的输出会有一定的漂移．
２平面高度差测量原理
２．１基本原理
两个平面之间距离的非接触测量，如果采用光学方法，必须进行多点测量，测量过程复杂且对被测平面的光学特性要求严格．由于电容传感器的测量本身具有面平均效应，所以使用电容传感器测量平面位置比较合适．平面高度差测量仪器采用了五个电容传感器进行组合测量，测头结构如图２所示，将５套电容传感器安装在同一平面上，五个电容传感器首先调整在同一平面上，如图２所示，四个传感器围绕中心传感器作等距分布．用中心电容传感器Ｃ５对工件中心距离进行测量，其它电容传感器对工件外围表面进行测量，测量原理如图３所示．
图２电容传感器分布图
图３平面高度差测量原理
由于工件的中心部分为光学镜面不导电，而电容传感器要求被测面为导体，所以在光学镜面上放置一精密加工且厚度经过精密检定的金属标准块作为电容的电极；由于电容测微仪的量程有限，且具有一定的非线性，所以标准块的厚度选择与被测高度差Ｄ相近．由于五个电容传感器处于相同的测量环境中，对环境的敏感是同向的，即环境温度、湿度等的变化引起传感器数据一起变大或变小．这样利用多传感器组合测量，由于测量结果是中心传感器数据与四周传感器数据平均值的差值，从而抵消了单一传感器数据的漂移，提高了测量的稳定性．理想情况下，当调整仪器测头所在平面与金属上表面（基准面）平行时，传感器分别测得距离为ｄ?～ｄｓ，则此时平面高度差：
Ｄ：识一鱼ｊ』生丰旦世＋ｄ（２）
４
２．２传感器共面性调整
上述测量方法中，五个电容传感器调节至同一平面是实现测量的关键．调整时不能采用接触式调整法，即将五个传感器平面同时搁置在平板上调整共面．实际调整过程中接触式调整会有较大的接触力，调整过程时，根本无法掌握测头与测量面的接触情况，而且容易发生倾斜，即使五个传感器同时接触上仍然无法保证传感器在同一平面上，因而接触式调整方法不可取．
本文利用电容传感器非接触测量的特性设计了共面调整方法，调整示意图如图４所示．制作一块专用标准平板，经过计量院检定，平面度１肚ｍ．因为电容传感器的测量是利用极板间的整体有效面积，是一种平均效应测量法，因而该平板可视为绝对平板，即高度差为零．利用三个等厚块规，厚度约４ｍｍ，垫在乎板与测头之间，这样使得单个传感器有效面所在平面就都与标准平面平行，此时只需调节安装传感器的调节螺钉，调节传感器的上下位置，调节过程中计算机采集传感器的输出数据，通过标定好的系数换算出传感器与标准面之间的距离，当五个传感器距离相等时（实际调节过程中根据传感器的测量范围该距离选取为１．４ｍｍ），便说明五个电容传感器测头处于同一平面上．
图４传感器共面性调整示意图
２．３测量时测头与基准面平行的调整
根据测量原理，除了传感器本身要安装在同一平面上，测量时还必须使得传感器测头所在平面与被测
基准面（本工件为金属上表面）保持平行，并且两平面
第７期刘力双，吕乃光等：一种非接触高精度平面高度差检测方法１６４７
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刘力双（１９８１一），男，黑龙江省青冈县人，
博士，北京机械工业学院电子信息工程
系讲师，研究方向为视觉检测及精密测
量，ｌｉｕｌｉｓｈｕａｎ９１９８１＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ［６］刘华毅，范世宇．分段式电容传感器及其应用［Ｊ］．传感技术学报．２００６，１９（１）：１９６—１９８．
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一种非接触高精度平面高度差检测方法
作者：刘力双， 吕乃光， 孙双花， 王宝光， LIU Li-shuang， LV Nai-guang， SUN Shuang-hua， WANG Bao-guang
作者单位：刘力双,吕乃光,LIU Li-shuang,LV Nai-guang(北京机械工业学院电子信息工程系,北京,100085)， 孙双花,王宝光,SUN Shuang-hua,WANG Bao-guang(天津大学精密测试技术与仪
器国家重点实验室,天津,300072)
刊名：
传感技术学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
年，卷(期)：2007,20(7)
参考文献(9条)
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本文读者也读过(9条)
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本文链接：https://www.360docs.net/doc/1113733038.html,/Periodical_cgjsxb200707043.aspx
线性与非线性元件伏安特性的测定
1．线性与非线性元件伏安特性的测定 一．实验目的 1．学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法 2．掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能 3．加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解．验证欧姆定律 二．实验原理 电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转换成其它形式的能量．并沿着电流流动的方向产生电压降。电压降的大小等于电流的大小与电阻的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。 U=IR 上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联．亦即参考方向一致。如果参考方向相反．则欧姆定律的形式应为 U＝-IR 电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的．也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此，电阻元件又被称为“无记忆”元件。 当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。反之．不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。 电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外，还可以用其电流和电压的关系图形来表示，该图形称为此元件的伏安特性曲线。线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率即为电阻值，它是一个常数。如图1-1所示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件。它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。半 导体二极管的电路符号用表示．其伏安特性如图1-2所示。由此可见半导体二极管的伏安特性为非对称曲线。
图1-1线性电阻的伏安特性图l-2半导体二极管伏安特性 对比图1-l和图1-2可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点。这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管的伏安特性不但是非线性的．而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。这种性质为多数非线性电阻元件所具备。半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同，当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻很大。半导体二极管的这一性能称为单向导电性，利用单向导电性可以把交流电变换成为直流电。 三．实验内容和步骤 1．测定线性电阻的伏安特性 本实验在九孔实验方板上进行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω电阻作为被测元件．井按图1-3接好线路。经检查无误后．打开直流稳压电源开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-1l中所列数值。并将相对应的电流值记录在表1-l中。 图1-3 测量电阻的伏安特性电路图 表1-1 测定线性电阻的伏安特性 U(V) 0 2 4 6 8 10 R=200ΩI(mA) R=2000ΩI(mA) 2 测量半导体二极管 (1) 正向特性 图1-4(a) 测量半导体二极管正向伏安特性电路图 按图1-4(a)接好线路。经检查无误后，开启稳压电源．输山电压调至2v。调节电位器R，使电压表读数分别为表1-2中数值，井将相对应的电流表读数记于表1-2中，为了便于
有限差分法
有限差分法 finite difference method 用差分代替微分，是有限差分法的基本出发点。是一种微分方程和积分微分方程数值解的方 把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组，即有限差分方程组，解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解。然后再利用插值方法便可以从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。 如何根据问题的特点将定解区域作网格剖分；如何把原微分方程离散化为差分方程组以及如何解此代数方程组。此外为了保证计算过程的可行和计算结果的正确，还需从理论上分析差分方程组的性态，包括解的唯一性、存在性和差分格式的相容性、收敛性和稳定性。对于一个微分方程建立的各种差分格式，为了有实用意义，一个基本要求是它们能够任意逼近微分方程，这就是相容性要求。另外，一个差分格式是否有用，最终要看差分方程的精确解能否任意逼近微分方程的解，这就是收敛性的概念。此外，还有一个重要的概念必须考虑，即差分格式的稳定性。因为差分格式的计算过程是逐层推进的，在计算第n＋1层的近似值时要用到第n层的近似值，直到与初始值有关。前面各层若有舍入误差，必然影响到后面各层的值，如果误差的影响越来越大，以致差分格式的精确解的面貌完全被掩盖，这种格式是不稳定的，相反如果误差的传播是可以控制的，就认为格式是稳定的。只有在这种情形，差分格式在实际计算中的近似解才可能任意逼近差分方程的精确解。 最常用的方法是数值微分法，比如用差商代替微商等。另一方法叫积分插值法，因为在实际问题中得出的微分方程常常反映物理上的某种守恒原理，一般可以通过积分形式来表示。此外还可以用待定系数法构造一些精度较高的差分格式。
非标准检测方法的确认要求
非标准检测方法的确认要求一、检测方法确认要求 1、检测方法的区分：
（1）标准方法－可以直接认可的检测方法； ①以国际、区域或国家发布的标准方法； ②国标委批准的行业标准化委员会发布的行业标准方法。 （2）公定方法 知名的技术组织公布的检测方法； （3）标准方法中未包含的其他方法、需要确认后才能采用的方法,如： ①扩充和修改过的标准方法； ②超出其预定范围使用的标准方法； ③实验室制定（设计）的方法或企业标准； ④部分由设备制造商指定的方法； ⑤部分有关科学书籍和期刊公布的方法。 2、对非标准方法的确认要求： （1）实验室针对上述非标准方法申请确认时，必须按照相应文件的要求，履行完整的技术文件验证、确认和审批程序，并保留相应记录； （2）在申请对非标准方法进行确认时，实验室必须提交该方法的文本文件、相关验证材料及技术特点的说明材料； （3）CNAL检测方法研究工作组在识别和决定是否受理非标准方法的确认申请时，可根据该方法的技术难易程度，作出决定。对标准方法和公定方法重新组合、或者是对标准方法和公认方法的简单扩充，由于此类型的非标准方法对已有方法的继承性较好，技术难度也较小，可以通过由项目负责人直接提出意见；征求CNAL技术委员会相关技术专家的意见，提交CNAL检测方法研究工作组进行审议。 （4）在对非标准方法进行确认时，工作组应对方法的相关资料进行审查，对非标准方法自身的科学性作出评价。 二、检测方法的评价 在对非标准方法进行确认时，专业组应通过下列方面进行评价： 1、资料审查：检测方法文件、方法研究报告或试验报告、比对试验或参加能力验证试验的结果； 2、技术审核：对非标准检测方法的检测原理、可操作性、准确性、重复性及再现性进行评价。
建筑物垂直度标高全高测量记录(已填内容)参考模板
建筑物垂直度、标高、全高测量记录
注：垂直度测量平面示意图及偏差方向见背页 说明 1. 超过允许偏差的偏差值在表中用～～标出； 2. 在备注栏中应注明建筑物标高、全高的设计值；每层所测的具体位置或轴线未描述清楚的也可在备注栏中标出或另外做出详细记录； 3. 主体结构验收前 , 应对建筑物每层楼面标高、各大角或转角垂直度进行测量；房屋竣工验收前，也应对各大角或转角垂直度进行测量，故本表每个工程均应有两张。测量由监理单位会同施工单位进行, 测量数据作为验收的依据之一。 4. 砌体结构外墙垂直度全高查阳角，不应少于4处 , 每层每 20m 查一处；内墙按有代表性的 自然间抽 10%, 但不应少于3间，每间不应少于2处，柱不少于 5 根。混凝土结构按楼层、结构缝或施工段划分检验批。在同一检验批中 , 对梁、柱 , 应抽查构件数量的 109 毛 , 且不少于 3 件 ; 对墙和板，应按有代表性的自然间抽查 10%, 且不少于3间；对大空间结构，墙可按相邻轴线间高度 5m 左右划分检查面，板可按纵横轴线划分检查面，抽查 10%, 且均不少于3面。
建筑物垂直度、标高、全高测量记录
注：垂直度测量平面示意图及偏差方向见背页 说明 1. 超过允许偏差的偏差值在表中用～～标出； 2. 在备注栏中应注明建筑物标高、全高的设计值；每层所测的具体位置或轴线未描述清楚的也可在备注栏中标出或另外做出详细记录； 3. 主体结构验收前 , 应对建筑物每层楼面标高、各大角或转角垂直度进行测量；房屋竣工验收前，也应对各大角或转角垂直度进行测量，故本表每个工程均应有两张。测量由监理单位会同施工单位进行, 测量数据作为验收的依据之一。 4. 砌体结构外墙垂直度全高查阳角，不应少于4处 , 每层每 20m 查一处；内墙按有代表性的 自然间抽 10%, 但不应少于3间，每间不应少于2处，柱不少于 5 根。混凝土结构按楼层、结构缝或施工段划分检验批。在同一检验批中 , 对梁、柱 , 应抽查构件数量的 109 毛 , 且不少于 3 件 ; 对墙和板，应按有代表性的自然间抽查 10%, 且不少于3间；对大空间结构，墙可按相邻轴线间高度 5m 左右划分检查面，板可按纵横轴线划分检查面，抽查 10%, 且均不少于3面。
实验室认证资料非标准检测方法的确认程序
实验室认证资料非标准检测方法的确认程序 The following text is amended on 12 November 2020.
非标准检测方法的确认程序 一、总则 1、为规范中国实验室国家认可委员会检测方法的确认工作，保证方法确认 结果的公正、准确和可靠性，特编制本程序。 2、本程序适用于非标准检测方法的确认，包括对拟纳入CNAL检测方法库 的文件的建议或申请、受理、文件初审、技术评审、审核确认、通报、批准发布全过程。 3、非标准检测方法确认工作由能力验证分委员会检测方法研究工作组 (CNAL／TC／SC5／WG4，下简称工作组)负责。工作组由聘请的各领域分析测试专家组成，设组长1人负责全面工作。工作组下设办公室和若干个专业组。 二、基本要求 需要确认的非标准检测方法应符合以下三方面的要求： 1、方法来源 可由各专业组依托国家分析测试体系或其他权威资源库直接提出； 也可由相关实验室经本单位同意并推荐提出申请。 2、文件格式 文件格式符合有关的规定，提交的方法应同时包括按要求格式填写的将用于发布的文本和方法研究、验证等用于证明方法可靠性的背景材料，用于发布的文本材料应同时提交电子版本和书面材料。 3、技术内容 方法应可靠、实用，其技术指标应符合相关规定。提交验证材料应齐全，包括非标准检测方法的检测原理、操作性、准确性、重复性及再现性等方面的内涵、可选择以下方式进行验证： (1)利用参考标准或标准物质作校准或比较； (2)与其他方法所得结果的比较； (3)通过能力验证或实验室间的比对； (4)影响结果诸多因素的系统评估； (5)建立在对方法原理的科学理解和实际经验基础上对结果不确定度的评
表面粗糙度定义与检测
第五章表面粗糙度及其检测 学时：4 课次：2 目的要求： 1．了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响。 2．掌握表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．掌握表面粗糙度的标注方法。 4．初步掌握表面粗糙度的选用方法。 5．了解表面粗糙度的测量方法的原理。 重点内容： 1．表面粗糙度的定义及对零件使用性能的影响。 2．表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．表面粗糙度的标注方法。 4．表面粗糙度的选用方法。 5．表面粗糙度的测量方法 难点内容： 表面粗糙度的选用方法。 教学方法：讲+实验 教学内容：（祥见教案） 一、基本概念 1．零件表面的几何形状误差分为三类： （1）表面粗糙度：零件表面峰谷波距<1mm。属微观误差。 （2）表面波纹度：零件表面峰谷波距在1~10mm。 （3）形状公差：零件表面峰谷波距>10mm。属宏观误差。 图5-1 零件的截面轮廓形状 2．表面粗糙度对零件质量的影响： （1）影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性等。 （2）影响零件的配合稳定性。 （3）影响零件的接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力等。 二．表面粗糙度的基本术语
1、取样长度lr ： 取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。 规定：取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷如图5-2所示。 图5-2 取样长度、评定长度和轮廓中线 1．评定长度ln ： 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度。 规定：国家标准推荐ln = 5lr ，对均匀性好的表面，可选ln > 5lr, 对均匀性较差的表面，可选ln < 5lr 。 2．中线： 中线是指用以评定表面粗糙度参数的一条基准线。有以列两种： （1）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z （x ）的平方和 为最小，如图5-2 a 所示。 （2）轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面 积相等的直线。如图5-2 b 所示。 三．表面粗糙度的评定参数 国家标准GB/T3505—2000规定的评定表面粗糙度的参数有：幅度参数2个，间距参数1个，曲线和相关参数1个，其中幅度参数是主要的。 1、轮廓的幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标Z （x ）绝对值的算术平均值，如图5-3a 所示。 Ra 的数学表达式为： Ra = lr 1 lr x Z 0）（dx 测得的Ra 值越大，则表面越粗糙。一般用电动轮廓仪进行测量。
非线性超声检测技术
非线性超声检测评估技术 1、非线性超声复合材料检测技术概述 复合材料具有密度小、强度高、耐摩擦、抗烧蚀、高温性能良等优点，广泛应用于航天航空等高科技领域。对于复合材料界面粘接强度的准确评价，直接影响复合材料的有效使用。 超声是最为广泛的无损检测技之一，对于粘接层脱粘，采用的特征参数主要有回波幅值、反射回波时间等，但是对于高衰减材料、脱粘面较小等无法得到回波幅值、反射时间的情况，利用超声反射则无法对缺陷定量。 可喜的是，经过最近若干年的努力，力学、声学和材料学领域的一些研究进展使得人们发现，通过对材料粘接层的弹性模量、声衰减和厚度等物理量测量，能够反映出材料的粘接强度。而上述测量，运用超声非线性的方法有着明显优于传统方法。2、非线性超声检测方法 非线性检测方法称声-超声技术，又称应力波因子技术，与常规无损检测方法不同，非线性技术主要用于检测和研究材料中分布的细微裂纹群及其粘接强度。属于材料完整性评估。 非线性检测的原理为，采用超声波技术在材料（复合材料或各向同性）表面激发脉冲应力波，应力波在内部与材料的微结构(包括纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区)相互作用，并经过界面的多次反射与波
型转换后到达置于结构同一或另一表面的接收传感器，然后对接收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料(结构)力学性能(粘接强度和刚度)的参量，称为应力波因子。 3、存在问题与解决方法 综上所述，非线性技术（应力波因子技术），对于复合材料常规不能检测的缺陷，如检测细微缺陷（孔隙、基体裂纹、纤维裂断、富胶、固化不足等），能达到良好的检出效果。是一种材料完整性检测和评估的手段。但是如何激发损伤信号、损伤信号与噪声信号较难区别使该技术的发展受到了影响。 美国RITEC RAM-5000 SNAP非线性高能超声测试系统是世界上第一套专门用于材料无损评估时的非线性效应研究的超声测试系统，堪称世界一流。在激发损伤信号方面，该设备使用门控放大器技术，利用脉冲群增大入射能量，有效的激发了应力波；在信号接收端，使用相敏超外差技术，在保留信号信息的同时，有效的区分噪声信号与损伤信号。在基于非线性原理基础上，有效的解决了技术瓶颈。 4、应用情况 作为一种有效的材料评估手段，在RITEC RAM-5000 SNAP 解决了其技术瓶颈的基础上，国内许多重点科研院所都在研究该技术，其中包括：重庆后勤学院、北京交通大学、南京大学声学所、北京工业大学、北京航空航天学院、中科院声学研究所等。
检验方法的标准确认办法
检验方法的标准确认办法 检验方法是指实验室用于实施检验检测工作所依据的标准检验方法和技术规范。检验方法是实验室实施检验工作的主要依据，是开展检验检测工作所必须的资源，如果方法及程序不同就会造成结果不同。<<实验室资质认定评审准则>> 5.3.2条款中规定：“实验室应确认能否正确使用所选用的新方法。如果方法发生了变化，应重新进行确认。实验室应确保使用标准的最新有效版本。”在<
要求而发生的情况，其检验结果和报告上应有明确的说明。 另外需要使用非标准方法时，这些方法应征得委托方同意，并形成有效文件，使出具的报告为委托方和用户所接受。这是指必须在实验室计量认证或认可批准业务范围内使用，所谓有效文件是指甲乙双方对使用非标准方法检测达成协议，一般来说应有双方签字盖章，也可以在检测委托（协议）书上注明，实验室在检测报告中也必需加以说明。因此，在检测方法的选择上，优先使用国家标准，然后是行业标准、地方标准，非标准方法仅限于委托方同意才使用。 对于实验室完成的每一项或每一系列检验的结果，均应按照检验方法中的规定，准确、清晰、明确、客观地在检验证书或报告中表述，应采用法定计量单位。证书或报告中还应包括为说明检验结果所必需的各种信息采用方法所要求的全部信息。除上述明确的要求外，检测报告中必需有检测数据和结论。 所以说，检测方法选择的核心就是方法有效性，要特别注意的是：要使用最新有效版本的方法。 二、检测方法的验证及确认 当自己的实验室将标准方法引入到自身的检测工作时，则应对引入的标准方法进行验证，并正确有效地运用。 方法的确认应广泛全面，以满足预定用途或应用领域的需要。标准方法确认准则是：所用的设备、环境条件、人员技术等。以证明实验室能够正确使用该新标准实施检测过程。 标准方法的确认或是通过核查方式，并提供客观证据，以证实某一特
多面反射镜的超精密切削
多面反射镜的超精密切削 一、多面反射镜 过去多面反射镜只用作测量角度的标准光学元件，在一般情况下，是用它作为测量回 转工作台分度精度的角度标准。随着科学技术的发展，多面反射镜的用途也在不断地扩 大，目前广泛地用于激光扫描的装置中，即让多面反射镜高速回转，使照射在多面反射镜上的激光束进行扫描。利用多面反射镜制作的激光扫描装置用途很广，例如在激光打印 机上使激光通过多面反射镜在感光鼓筒上进行扫描，而实现高速印刷。除此之外，还在检查轧制钢板的表面缺陷及检查胶片等的缺陷，零件、物品等的识别，用a岛激光淬火、焊接等装置上都要使用多面反射镜。在上述的各种用途中，以用在激光打印机上的多面反 射镜精度最高、最有代表性。图7-20所示是激光打印机的原理图。多面反射镜是构成激 光打印机的核心零件，只有多面反射镜的精度高，反射率高，打印机才能有高的析像度，像汉字、画像这样复杂的图像才能高速地印刷。因此要求多面反射镜的几何形状精度高，反 射镜面的粗糙度R。值低。图7—21所示是激光打印机用多面反射镜的技术要求。从图中225 可以看出，镜体的平行度和平面度精度均为0．5f,tm，镜面的角度误差在1“～y，而镜面所 要求的粗糙度为R，0．01,ttm，平面度要求为A／5～2／10(Ne—Ni激光A=0．682 8『』m)c 在一般情况下，作为激光反射镜必须满足 的加 工精度是：形状精度(平面度)低于0．1“m， 表面粗 糙度R。0．01弘m，表面反射率大于85％， 而且没有 散乱光和衍射光。
过去因多面反射镜形状复杂，对几何形状精度和表面粗糙度的要求很高，故多采用研磨的方法进行加工。图7—22为其工艺路线，因为加工工艺复杂，效率较低，所以成本很高。 近来由于多面反射镜用途的不断扩大，用研臃方法进行加工已远远满足不了要求，因而开发了丹j 铜及铜铝系合金等软金属以及塑料等材料，采用金刚石刀具超精密切削加工出多面反射镜的技术，其工艺路线见图7-23。 加工多面反射镜采用超精密切削与采用研磨 相比，可以看出：采用超精密切削，工艺路线大大地 l一感光滚筒：2一激比发振器； 3～数字信号：4一电fi十算机； 5一变调器；6-一激光束放大器； 7一多【酊反射镜；8一壤焦透镜。
实验三表面粗糙度测量
实验三 表面粗糙度测量 实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度 一、实验目的 1. 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。 2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。 二、实验内容 用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。 三、测量原理及计量器具说明 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。 即 Rz = Rp + Rv 图1 图2 双管显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。 双管显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。 双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大象1 S '和2S '。同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S '和2S '之间的距离1h '。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。 图4为双管显微镜的光学系统图。由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4以 450方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h 1： Z p 2 lr Z v 6 Z v 5 Z p 6 Z p 5 Z p 4 Z p 3 Z v 4 Z v 3 Z p 1 R z 中线 Z v 1 Z v 2
有限差分法求解偏微分方程复习进程
有限差分法求解偏微 分方程
有限差分法求解偏微分方程 摘要：本文主要使用有限差分法求解计算力学中的系统数学模型，推导了有限差分法的 理论基础，并在此基础上给出了部分有限差分法求解偏微分方程的算例验证了推导的正确性及操作可行性。 关键词：计算力学，偏微分方程，有限差分法 Abstract：This dissertation mainly focuses on solving the mathematic model of computation mechanics with finite-difference method. The theoretical basis of finite-difference is derived in the second part of the dissertation, and then I use MATLAB to program the algorithms to solve some partial differential equations to confirm the correctness of the derivation and the feasibility of the method. Key words：Computation Mechanics, Partial Differential Equations, Finite-Difference Method
1 引言 机械系统设计常常需要从力学观点进行结构设计以及结构分析，而这些分析的前提就是建立工程问题的数学模型。通过对机械系统应用自然的基本定律和原理得到带有相关边界条件和初始条件的微分积分方程，这些微分积分方程构成了系统的数学模型。 求解这些数学模型的方法大致分为解析法和数值法两种，而解析法的局限性众所周知，当系统的边界条件和受载情况复杂一点，往往求不出问题的解析解或近似解。另一方面，计算机技术的发展使得计算更精确、更迅速。因此，对于绝大多数工程问题，研究其数值解法更具有实用价值。对于微分方程而言，主要分为差分法和积分法两种，本论文主要讨论差分法。 2 有限差分法理论基础 2.1 有限差分法的基本思想 当系统的数学模型建立后，我们面对的主要问题就是微分积分方程的求解。基本思想是用离散的只含有限个未知量的差分方程组去近似地代替连续变量的微分方程和定解条件，并把差分方程组的解作为微分方程定解问题的近似解。将原方程及边界条件中的微分用差分来近似，对于方程中的积分用求和或及机械求积公式来近似代替，从而把原微分积分方程和边界条件转化成差分方程组。有限差分法求解偏微分方程的步骤主要有以下几步： 区域离散，即把所给偏微分方程的求解区域细分成由有限个格点组成的网格，这些离散点称作网格的节点；
表面粗糙度的检测
课题三表面粗糙度的检测 表面粗糙度的检测方法主要有比较法、针触法、光切法、光波干涉法。 1．比较法 用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。如图3-1所示。比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。缺点是精度较差，只能作定性分析比较。 图3-1表面粗糙度比较样板 2．针触法 针触法是通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓的方法，它实际是一种接触式电量方法。所用测量仪器为轮廓仪，它可以测定Ra为0.025～5um。 该方法测量范围广，速度可靠、操作简便并易于实现自动测量和微机数据处理。但被测表面易被触针划伤。如图3-2所示。 图3-2针触法测量原理图 3．光切法 光切法就是利用“光切原理”来测量被测零件表面的粗糙度，采用仪器是光切显微镜又称双管显微镜。该仪器适宜测量车、铣、刨或其它类似的方法加工的金属零件的平面或外圆表面。光切法通常用于测量
Ra=0.5～80μm的表面。 4．光波干涉法 干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度。干涉显微镜测量的范围一般为0.03～1μm。也可作Rz、Ry参数评定。 本课题结合课堂讲授的典型零件的标注，分析并检测表面粗糙度，根据国家标准评定表面粗糙度。选用方法为光切法和光波干涉法。
实验3-1 用光切显微镜检测表面粗糙度 一、实验目的 1．了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法 2．正确理解表面粗糙度的评定参数，加深对微观不平度十点高度Rz的理解 二、测量原理及仪器说明 双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器， 其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量 Z R=0.8-80um的表面粗糙度。 图3-3光切显微镜 1—底座；2—立柱；3—升降螺母；4—微调手轮；5—支臂；6—支臂锁紧螺钉；7—工作台；8—物镜组；9—物镜锁紧机构；10—遮光板手轮；11—壳体；12—目镜测微器；13—目镜 仪器外型如图3-3所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。 仪器备有四种不同倍数（7X、14X、30X、60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表3-1）。 表3-1 双管显微镜测量参数 物镜倍数总放大倍数视场直径mm 系数E （um/格） 测量范围um 7X 60X 2.7 1.28 15～50 14X 120X 1.3 0.63 5～15 30X 260X 0.6 0.29 1.5～5 60X 520X 0.3 0.16 0.8～1.5
钻孔灌注桩垂直度的简易检验方法
钻孔灌注桩垂直度的简易检验方法 桩孔垂直度是钻孔灌注桩的检验项目之一，一般规定桩孔垂直度 < 1%H（H为桩孔垂深）。钻孔灌注桩口径一般较大，使用口径小的测斜仪器，偏差值测不出来，满足不了工程需要。 我们在某新建的工程施工600 mm嵌岩钻孔灌注桩时出现了桩孔偏斜，钢筋笼下不到底，导管下不去。监理工程师、建设单位代表要求：桩孔垂直度必须达到设计要求，垂直度检验栏内必须填上数据，否则不能施工。我们利用重锤原理制作了一套检验器，根据几何原理计算桩孔垂直度（偏斜率）。随时进行检测，及时了解和掌握钻孔轴线在空间的位置，采取有效的防治措施，保证了施工质量，甲方非常满意。现将检测方法介绍如下。 2检验器的制作 按设计桩孔直径用钢筋制作平底同径检验器（相当于重锤），其规格尺寸为：直径等于桩孔设计直径，长度为3倍桩径；主筋616 mm；加强筋14 mm@1000-1500 mm,在首尾加强筋内设呈90°交角的内支撑；上部为提引梁圆环，圆环中心与检验器轴线重合；用14 m m 钢筋制作与转盘通孔槽直径相等的开口检测圆环，内用12 mm钢筋呈90°焊牢,交点处用钢锯锯成十字条痕 3检验方法 （1）移开转盘（桩孔直径小于转盘通孔直径时,可不移）。 （2）用升降机将检验器下入孔内,将转盘移回原位固定。
（3）提引绳从转盘中间穿过与检验器连接，将开口检测圆环放到转盘槽内，这时检测圆环的内支撑的交点0即是转盘中心又是设计钻孔中心。 （4）将检验器提起，下放到孔口，使其处于悬垂状态，此时提引绳与转盘平面有一个交点B（见图1），用直尺量出0B距离（精确到 1mm）。理论上0、B两点重合，实际情况并非如此。 （5）量出天车滑轮前沿距转盘平面的距离h（此高是固定的），以及转盘平面距孔口距离（精确到1mm）。 （6）继续下放检验器到预测定的位置，此时提引绳与转盘平面又会产生一个交点B',量出0B'的距离。 4桩孔垂直度（偏斜率）计算 把检验测定的数据代入下列公式，计算出桩孔垂直度（偏斜率）i,参看图1。 图1钻孔垂直度（偏斜率）计算要素示意图 桩顶偏斜距S' =0B(1+h ' /h)
检测方法及方法的确认程序
1目的 为确保满足客户要求和检测数据准确可靠，对本公司开展的检测活动中所采用的方法进行控制。 2范围 适用于检测活动中的方法选择、执行能力的证实和方法的确认。 3职责 3.1技术负责人负责检测方法的选用、制定和确认及对测量不确定度的评定和分析数据的统计技术，以及《受控文件清单》的审核；负责组织检测实施细则、作业指导书的编制和批准，并负责对在用检测方法进行有效控制。 3.2收样员负责对客户要求方法的认可或选择。 3.3管理室负责检测标准的追踪确认，并发放《受控文件清单》，及时将检测标准的现时有效性信息通知检测人员；对在用受控技术标准的现时有效性负责。 3.4技术负责人每季度在相关官方网站及各类报刊、书籍、杂志上查询各类相关标准文件的最新修订情况，提出修订建议。 4工作程序 4.1本公司使用合适的方法进行抽样、样品制备、检测、测量不确定度评定、对检测数据的处理和统计分析。 4.2检测方法的选用 4.2.1当客户指定检测方法时，应采用满足客户要求并且适用于所进行的检测的方法。应优先使用国际、区域或国家标准发布的方法。收样员负责检查客户指定方法的适用性、有效性，若客户提供的方法不适用或已过时，收样员应告知客户，共同另选合适的方法，必要时联系检测室或技术负责人确定合适的方法。 4.2.2当客户未指定检测方法时 a）应优先选择以国际、区域或国家、行业标准发布的方法； b）或选择由知名的技术组织或有关科学书籍和期刊公布的方法； c）或选择由设备制造商指定的方法； d）本公司自行制定或采用的方法如能满足检测的预期用途并经过技术或专家验证，也可以使用。
4.2.3 对于按照国家或行业标准生产的产品，检测方法按照产品标准中规定的方法。 4.2.4所有检测方法的选定均应得到客户的确认，尤其是与客户原提出方法不一致，或客户无要求等情况，在与客户商讨检测方法时的情况均应按《要求、标书和合同评审程序》规定在《检测委托单》中留有记录，并经客户确认。 4.3 标准方法执行能力的确认 本公司在选择每一检测方法进行检测之前，除应证实能满足客户的预期要求外，还需证实能够正确地运用这些检测方法，并得到准确可靠的检测数据。对首次采用的检测方法进行技术能力的验证，如检出限、回收率、正确度和精密度等。如果在验证过程中发现标准方法中未能详述但影响检测结果的环节，应将详细操作步骤编制成作业指导书，作为标准方法的补充。标准方法已被证实其能满足特定的预期要求，直接按本条进行执行能力的确认。 当检测标准发生变更涉及到检测方法原理、仪器设施、操作方法时，需要通过技术验证重新证明正确运用新标准的能力，由技术负责人组织检测室负责人及相关人员对变更方法的确认进行全面策划并实施。 4.3.1 技术负责人组织相关检测室负责人对方法使用人员的执行能力进行确认和评审。 4.3.2 确认该方法的预期用途、适用范围、测试过程及技术要领、数据处理等已被正确掌握。 4.3.3 确认执行该方法所需的仪器设备、环境条件等已能满足要求。 4.3.4确认所需的技术文件和记录表格、检测报告格式已准备齐全。如果所采用的方法标准对检测工作的描述尚不够明确时，技术负责人应组织编制和批准相应的作业指导书，以保证检测不受影响及其结果的可靠性。 4.3.5 确认检测人员已能通过试验方法的检出限、精密度、回收率、适用的浓度范围和样品基体等特性来对检测方法进行确认，提供准确可靠的检测数据并核发了相应的上岗证。 数据的正确可靠按《检测结果质量控制程序》执行，可以通过下列方法之一或其组合来评定： (1) 同一检测人员重复测试和不同人员间测试结果的比较； (2) 使用标准物质进行校核； (3) 与其他方法所得结果进行比较； (4) 实验室间对比或能力验证计划（测量审核）； (5) 对影响结果的因素作系统评审。
垂直度误差检测
任务一垂直度误差检测 知识目标 理解直线度公差的含义 了解自准直仪的工作原理 技能目标 掌握自准直仪测量直线度误差的方法 熟悉直线度误差的评定方法 1、任务描述 2、任务分析 3、相关知识 （1）垂直度公差 限制实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。 垂直度公差也有面对面、面对线、线对面、线对线等情形，如图，面对面的垂直度公差带是间距等于公差值且与基准面垂直的两平行平面之间的区域。
线对面的垂直度公差带是直径等于公差值且与基准面垂直的圆柱面内的区域。 （2）检测原则 测量特征值的原则。 （3）方箱 是平台测量的主要辅助工具，具有垂直度精度很高的四个相邻平面，用作测量的辅助基准，也可用作划线使用。 （4）塞尺 也称厚薄规，测量精度一般为0.01mm,每把13、14、17、20片不等，当遇到测量很小的两个平面之间的距离时，塞尺可以测出缝隙的大小，使用时可以单片使用也可以不同厚度尺片组合一起。 使用时要注意用力适当，方向合适，不可强塞，防止弯曲过度甚至折断和操作，只检查某一间隙是否小于规定值时，则用符合规定的最大值的塞片塞该间隙，如果不能塞入即合格，反之不合格。 4、任务实施 （1）操作步骤 1）清洁工件、平板、方箱，检查百分表零位偏差 2）将方箱放在平板合适位置，将工件基准平面旋转在平板上 3）调整被测平面靠近方箱，保持基准平面与平板稳定接触 4）用塞尺测量间隙的最大值，并记录 5）塞尺读数的最大值就是垂直度误差，填写检测报告，给出合格性结论
6）仪器清洁保养并归位。 （2）注意事项 在检测过程中，实际基准平面要与平板保持稳定接触，用平板模拟理想基准平面。 5、知识拓展 （1）垂直度公差值 （2）垂直度误差其他检测方法介绍 垂直度误差可用平板和带指示表的表架、自准直仪和三坐标测量机等测量。主要有打表法、间隙法和水平仪光学仪器法。 1）先用直角尺调整指示表，当直角尺与固定支撑接触时，将指示表的指针调零，然后对工件进行测量，使固定支撑与被测实际表面接触，指示表的读数即该测点相对于理论位置的偏差。改变指示表在表架上的高度位置，对被测表面的不同点进行测量，取指示表读数的最大值与最小值之差作为被测表面对基准平面的垂直度误差。 2）面对线的垂直度误差测量 用导向块模拟基准轴线，将被测零件旋转在导向块内，然后测量整个被测表面，取指示表读数的最大值与最小值之差作为垂直度误差。 3）将被测零件的基准面固定在直角座上，同时调整靠近基准的被测表面的读数差为最小值，取指示表在整个表面各点测得的最大与最小读数之差，作为该零件睥垂直度误差。 4）将准直仪放置在基准实际表面上，时间调整准直仪使其光轴平行于基准实际表面，然后
高精密平面光学零件加工工艺汇编
河南工业职业技术学院 Henan Polytechnic Institute 毕业设计 题目高精度平面光学零件加工工艺系别光电工程系 专业精密机械技术 班级 姓名 学号 指导教师 日期
毕业设计任务书 设计题目： 高精密平面光学零件加工工艺 设计要求： 1.熟悉高精度平面光学零件加工的工艺，达到图纸的设计要求。 设计任务： 1．画出高精度平面光学零件加工原理图； 2.根据图纸要求选用合适的加工方法； 3．写出详细毕业设计说明书（10000字以上），要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件。 设计进度要求： 第一、二周：收集选题资料；在图书馆查看书籍，在实践中听取师傅的教导，在网上查找各类相关资料尽量使资料完整、精确。 第三、四周：熟悉相关技术，将收集到的资料仔细整理分类，及时与导师进行沟通。将设计的雏形确立起来 第五、六周：根据毕业设计格式确定、撰写毕业设计； 第七、八周：准备答辩 指导教师（签名）：
摘要 光学平面零件是指由光学平面作为工作面的光学零件。它包括平晶、平行平板、平面反射镜、光楔、滤光片及棱镜等。由两个互相平行的光学平面构成的光学零件系统称为平行平板。 通常以平面光学零件的面形精度和角度精度来衡量平面制造的精度，并以此将平面光学零件区分为高精度零件、中精度零件和一般精度零件。 平面面形精度为N＝o．5～o．1，△ N＝o．1以上；角度精度为20〞～ 5〞以上的零件，称为高精度平面光学零件。属于这类的光学零件有平面平行零件、平面样板、棱镜、多面体等。高精度平面的抛光除需要很好地解决加工中的装夹变形、热变形、应力变形、重力变形等问题外，还应采用先进的加工技术和精密的测试手段。 这篇设计主要介绍，高精度平面零件的加工过程，指出加工过程中存在的问题，总结经验以及所得到的体会。 关键词：：平面零件、加工要求、抛光、精度
高精度离轴凸非球面反射镜的加工及检测_张峰
第18卷 第12期 2010年12月 光学精密工程 O ptics and Precision Enginee ring V ol .18 N o .12 Dec .2010 收稿日期:2010-09-25;修订日期:2010-10-27. 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(N o .61036015) 文章编号 1004-924X (2010)12-2557-07 高精度离轴凸非球面反射镜的加工及检测 张 峰 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室,吉林长春130033) 摘要:为了提高离轴凸非球面反射镜的面形精度和光轴精度,研究了离轴凸非球面反射镜的加工与检测技术。首先,描述了离轴三反消像散(TM A )光学系统以及作为该光学系统次镜的离轴凸非球面反射镜的光学参数和技术指标。然后,介绍了非球面计算机控制光学表面成型(CCOS )技术及FSG J 非球面数控加工设备。最后,给出了非球面研磨阶段检测用的轮廓测量法和离轴凸非球面抛光阶段检测用的背部透射零位补偿检测法,并对背部透射零位补偿检测中离轴凸非球面反射镜光轴精度的控制技术进行了研究。检测结果表明:采用背部透射零位补偿检测法检测得到的离轴凸非球面反射镜的面形精度为0.017λ(均方根值,λ=0.6328μm );用Leica 经纬仪测量反射镜的光轴精度其结果达到9.4″,满足光学设计技术指标要求。 关 键 词:凸离轴非球面;计算机控制光学表面成型;轮廓测量;背部透射零位补偿检测;光轴精度中图分类号:T H703;T Q 171.68 文献标识码:A doi :10.3788/O P E .20101812.2557 Fabrication and testing of precise off -axis convex aspheric mirror ZH ANG Feng (K ey Laboratory of Optical S ystem Ad vanced Manu f acturing Technology ,Changchun I nstitute of Optics ,Fine Mechanics and P hysics ,Chinese Academy o f Sciences ,Changchun 130033,China )A bstract :To im pro ve the fine surface figure accuracy and optical axis accuracy of an o ff -axis co nvex aspheric mirro r ,the fabricatio n and testing techno logies o f the off -axis convex aspheric mirror w ere studied .Firstly ,a Three Mirror Anastig mat (TM A )o ptical sy stem and the specification requirements of the seco nd off -axis convex aspheric mirror in the TM A optical system w ere presented .Then ,the technique of Computer -controlled Optical S urfacing (CCOS )fo r manufacturing the asphe ric mirror and the FSGJ num erical control machine fo r processing asphe ric surface w ere introduced .Finally ,the con -to ur testing in a lapping stage and the back transmission null testing in a polishing stage for the co nvex aspheric mirro r w ere described ,and the co ntro lling technolo gy fo r the optical axis accuracy of off -axis convex aspheric mirro r w as studied .The testing results indicate that the surface fig ure accuracy and the o ptical axis accuracy of the off -axis convex aspheric mir ro r are 0.017λRMS and 9.4″,respectively .All the specificatio ns of the off -axis convex aspheric mir ro r can meet the requirements of the optical desig n .Key words :off -axis convex aspheric surface ;Computer -co ntrolled Optical Surfacing (CCOS );contour testing ;back transmissio n null testing ;optical axis accuracy