研究了采用微悬臂梁上集成的ZnO压电薄膜作为微驱动的探针的直接激振方法，比较了间接激振和直接激振方法下探针在液体中的振动性能，以标准生理溶液中的海拉细胞为样品，对原子力显微镜在液体环境下轻敲模式的成像性能进行了实验研究．研究表明，采用压电探针的直接激振方法在探针振动的幅频曲线中仅有单一谐振峰，可以避免在压电陶瓷管激振方法下由液体振动造成的寄生谐振峰，因此使用压电探针不仅提高了探针振动频率的控制精度，而且减小了针尖对样品的损坏，还提高了仪器的带宽和成像速度．对于512×512点阵和60μm×60μm范围的图像，使用该方法可将采集速度由原来的2～3min／帧提高到15-20s／帧，并且扫描速度的提高对原子力显微镜在动态过程中的研究有着重要的参考价值．

微机电系统（MEMS）测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈，其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试景统，丈中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法，实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量，并与微结构平面结构图像模板相结合，可以进行MEMS器件全视场运动的分析，达到了纳米级分辨力。

利用纳米测量机（NMM）和原子力显微镜（AFM）实现了高精度的台阶高度评价,该系统的测量范围可以达到25 mm×25 mm×5 mm。文中描述了NMM和AFM的工作原理,说明了NMM的高精度定位性能,系统利用NMM实现x、y方向的扫描,AFM测头只是作为零点传感器,通过将AFM的悬臂梁反馈控制信号引入到NMM的数字信号控制器中,NMM实现在z方向的辅助测量,这种测量模式减小了AFM的PZT扫描器固有特性对测量的影响。根据ISO 5436—1：2000的评价方法对经过标定的台阶高度进行评价,14次测量的标准偏差为0.52 nm。

基于流体的混合长度理论,讨论了超声波非接触测量中的流速补偿问题,给出了测量系统的硬件结构框图.针对超声波检测流量中流场分布的特点,提出了高精度检测流量的实用方法,并详细介绍了测量中软件的实现过程,还分析了测量误差来源及消除误差的方法.

针对目前我国在钢轨超声探伤仪的落后现状,提出一种以单片机＋DSP＋CPLD为核心的高速数字信号处理技术,利用该技术研制的数字式钢轨超声探伤仪很好的解决了单处理器在处理与传输等方面的不足,使波形稳定度完全达到了铁道部的规定,探伤速度,精度等方面也有了很大的提高,并且实现了回波存储和重放、报警处理、轨型选择等等功能,满足了便携式钢轨探伤仪的实际需求.

微结构动态特性的测试方法对研发可靠的、能市场化的微机电系统(MEMS)是必需的.开发出了一种测试系统,能使微结构的三维运动可视化.系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;利用光切方法来获取一系列图像,以此来表征微结构的三维运动;利用频闪照明来冻结微结构的高速运动.通过研究微加工水平谐振器在激励条件下的三维运动,论证了系统的功能.

为了实现MEMS器件的计量,一个基于频闪成像原理的MEMS动态测试平台被构建,用于在全频率、相位和电压输入范围内表征器件的全三维运动.系统利用高亮度LED和LD作为脉冲光源,有效冻结MEMS器件的面内和离面运动,能在从静止状态到1MHz很宽的频率范围内对MEMS器件进行表征,达到了纳米级分辨力.通过实验对一个微谐振器进行了三维运动测量,在扫频和扫幅两种工作模式下,配合强大的数据分析软件,给出器件运动的幅频和相频特性曲线,为分析器件的动态性能提供了可靠数据.

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM,测量范围可以达到25mm× 25 mn×5mm,分辨力为0.1 nm.纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围,减小了压电扫描器固有特性的影响.运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现.系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置,一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现.系统具有4种工作模式,其中第4种为最佳工作模式.实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点.

针对超声波检测流量过程中的流场分布问题,提出一种高精度在线检测的实用方法及其实现装置.基于混合长度理论对流速进行补偿,建立了测量的数学模型,给出了测量系统的结构框图,并且分析了测量误差的来源以及消除误差的方法.

基于DSP和FPGA的特性，设计了以DSP、FPGA为核心器件的激光数控加工系统及相关软件。系统采用了加、减速区分析算法和双存储器组交替加工等技术，使其在加工非规则图形时也可以达到很快的加工速度，并且从根本上解决了加工中的停顿问题。