传统地震检波器为"永磁-动圈"式电磁检波器,在信号捡取过程中易受电磁干扰,存在非线性、动态范围小等问题.提出一种基于激光光栅多普勒效应的全新地震检波方法,依据谐波特性分析信号频谱,消除了光电接收器和电路噪声、环境波动等因素的影响,由差拍信号转折点的电压得到小于计数当量值的振幅值.实现了频率范围0.8 Hz～500 Hz,振幅20 nm～2.0 mm,相对误差小于100,其动态范围大于100 dB.光栅多普勒地震检波器的信号质量好,消除了光源、运动速度及接收器之间的角度影响,提高了微小振动位移的测量精度、分辨率和动态范围.

为了满足对机械件、光学件和电子件等几何形貌质量控制和产品监测越来越高的要求,在动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头的检测方法.论述了该测头通过测量参考光路和测量光路的时间差实现位移测量的测量原理及其结构,并对这种新的测量方法进行了详细的误差分析,对该光学测头及其测量系统进行了各项实验.实验表明,含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头及其测量系统的测量范围为±0.1 mm,测量分辨力为0.075 μm,线性度误差约为0.45 μm.

在振动丝技术的基础上,设计和制造出一种黏度仪,其工作原理是将截面为圆形的振动丝浸在待测液体中,然后让振动丝进行垂直于中心轴线的横向振动,从而测定流体的黏度和密度,写出了相应的工作方程,并对振动丝黏度仪的设计和操作过程进行了描述.振动丝黏度仪主要包括振动丝传感器、温度控制系统、压力控制系统和信号调节系统.确定了仪器的操作参数,测定了正己烷在298.15～403.15 K、0.10 MPa和5.1 MPa两个压力条件下的黏度和密度.比较实验数据和文献数据可知,本仪器测量密度时测量误差小于±0.5%,测量黏度时的测量精度为±0.5%,测量误差在±2.0%以内.目前该仪器已经用于高温高压液体黏度和密度的测定.

针对三坐标测量机上安装激光测头时机械调整误差大以及传统补偿算法鲁棒性差的缺点,提出了三坐标测量机非接触扫描测量时PH10回转体上光学测头安装姿势误差的补偿方法,建立了安装姿势误差的数学模型.通过对标准球球心的最小二乘拟合,给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的惩罚函数形式,提出了一种改进的遗传算法,在并行组合模拟退火算法中采用了改进的多点交叉算子和自适应变异算子,同时使用了两次最优保存策略.通过仿真实验证明了算法求解的精确性.

工业现场分布式测量系统,可以提高测量柔性和抗干扰能力,实现多点或多参数的智能数据采集和统计处理.文中设计了一种基于串行通讯和数显尺的分布式测量系统,给出了从数显尺到89C2051单片机的实现电路和单片机发送接收程序,并在Windows 98下用Visual C++编程语言编写了基于MSComm控件的串口读写程序.系统可接6把数显尺,每个尺的分布长度接近1000 m,达到了制造现场的测量要求.

阿贝(Abbe)误差作为纳米计量中的主要误差之一限制着测量精度的提高,故提出了一种新型STM纳米计量仪器,采用3个微型激光干涉仪与STM联用.微型激光干涉仪用来测量探针相对于样品在3个方向上空间位移.与其它STM纳米计量仪器相比,该仪器扫描部分放弃了传统管式扫描器和三角架扫描器,将扫描分为Z向和X-Y平面扫描两部分,Z向扫描由独立的PZT驱动,X-Y扫描由两个PZT驱动的柔性平行四杆导轨完成.这种设计理论上能使Z方向上Abbe误差完全消除,X-Y方向上Abbe臂缩小到扫描范围的一半,最大50 μm,使Abbe误差减小至可忽略的程度.微型激光干涉仪的使用还消除了扫描器PZT的非线性、滞后、爬行和老化等误差.

为了使患者能够不受时间、地点等因素影响而接受实时远程心电服务,提出了一种便携式移动监护终端的设计.由多个移动终端与监护中心组成一个远程心电监护系统来实现远程会诊和远程监护.移动终端由4个模块构成心电采集处理模块、主控模块、电源模块和无线模块.此外,还设计了在DSP上的心电分析、压缩算法,以及在主控制器上的基于TCP/IP协议的传输程序.该终端具有心电采集分析、无线传输、语音和短信通信功能.通过对终端的功能测试表明,该设计较好地满足了预定要求.

为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析,基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统,提出模糊图像合成技术.在连续光照明下获取微结构运动图像,利用光学检测方法增强模糊特征带,引入亚像素定位技术提取特征结构边缘,最终获得微结构的平面运动特性参数.实验结果表明,该系统测量误差小于100 nm,具有较好的测量重复性精度.与现有系统相比,该系统测量原理简单,实现方便,且能满足微结构的测试需求.

提出了一种高分辨率，高频响的光栅纳米测量细分方法－动态跟踪细分法。它综合了计算机正切细分法细分份数大，电阻链细分法工作速度快，频响亮的优点，电路原理清晰，结构简单，能够同时适用于动态和静态测量，较好地解决了光栅纳米测量的信号处理过程中的高速度与高分辨率，高准确度的矛盾。实验表明，动态跟踪细分法能够在400细分时实现100kHz以上的频率响应速度，配合信号周期2μm的光栅传感器，可以得到5nm的测量分辨率，为光栅纳米测量技术应用于实时测量和实时控制打下了良好的基础，是一种非常有发展前途的新的莫尔条纹细分方法。

为便于心电图自动机器诊断的研究,介绍了一种新型心电信号发生器.该发生器可根据专家知识及诊断系统对数据的要求,快速合成所需的各种病理心电数据.发生器采用软件实现,能通过直观的绘图和插件组合的方式获得所需各种心电信号,可以作为心电自动诊断研究的一项有力辅助工具.