收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

反射式强度调制型光纤传感孔内表面粗糙度检测技术研究

徐晓梅  
【摘要】:表面粗糙度是描述表面微观形貌最常用的参数之一,是表面质量的直接反映,它在很大程度上影响和决定着零部件的使用性能,这种影响作用在机械、电子、生物医学和光学等诸多领域都有重要体现。近几十年来表面粗糙度测量问题一直是学术界重要的研究课题之一,随着产业发展的推动和新技术的引入,各领域内发展出许多新的测量方法。本文对各类典型的表面粗糙度测量方法进行了综述分析,针对目前内表面粗糙度测量技术的研究现状和反射式强度调制型光纤传感器(Reflective Intensity Modulation Fiber Optical Sensor, RIM-FOS)测量表面粗糙度存在的主要问题,以Φ5mm、Φ8mm和Φ10mm的孔为研究对象,提出了一种基于新结构的RIM型光纤内表面粗糙度传感器的测量方法,能够实现较小尺寸的孔内表面粗糙度的非破坏性测量。 本文对RIM-FOS的工作原理进行了深入的理论研究,推导了一定假设条件下单光纤对的光强调制函数,从理论上分析了RIM-FOS强度调制特性曲线的主要影响参数,并对强度调制特性曲线的主要特性参数进行了解释,指出了表面粗糙度测量应用对应的目标特性。根据RIM-FOS强度调制特性的计算机仿真分析结论,确定了RIM型光纤表面粗糙度传感器设计的基本参考原则,设计了一种“1入12出”的双层同轴结构的光纤表面粗糙度传感器(传感器I)。利用微反射棱镜对传感器I的传感头进行结构改进,研制出一种RIM型光纤内表面粗糙度传感器(传感器II)。 在RIM-FOS强度调制特性的建模研究中,光纤出射光强的分布假设若与实际情况不符,会直接影响模型的正确性和准确性。本文推导了光纤出射光强符合高斯分布假设下的单光纤对光强调制函数,并在反射面为理想镜面条件下建立了传感器I的强度调制模型。深入研究粗糙表面的散射特性,基于Beckmann的散射几何模型,推导了粗糙表面的光强调制函数。立足本文设计的双路输出的光纤表面粗糙度传感器,给出了RIM-FOS测量表面粗糙度的理论模型,可以实际指导表面粗糙度测量。最后针对孔内侧表面的测量问题,讨论了工作距离控制和传感头偏心等问题对测量结果的影响,为孔内表面粗糙度的测量提供了技术指导。 基于理论分析的结论,本文对传感器I和传感器II的强度调制特性进行了实验研究,分析了两个传感器与表面粗糙度测量应用相关的特性,验证了光纤表面粗糙度传感器设计原则的合理性。通过传感器I和传感器II强度调制特性曲线的对比分析,实验研究了微反射棱镜对传感器应用特性的影响,结果表明传感器II在表面粗糙度测量方面有良好的应用能力。通过大量的实验,重点研究了反射面的表面粗糙度大小、加工方式和表面形状对传感器II强度调制特性的影响。实验结果表明,以传感器双路输出之比定义的测量参数对表面粗糙度有很好的区分能力,并通过分析确定了表面粗糙度测量时工作距离的取值范围;而反射面的加工方式和表面形状对传感器的输出有不同程度的影响,因此在对不同加工方式和不同表面曲率样本进行测量时要区别对待,分别标定测量曲线。 应用传感器II,本文搭建了一套孔内表面粗糙度的光纤传感测量系统,对不同直径的孔进行了非破坏性测量。测量结果与TimeSurf TR220型触针式粗糙度仪的测量结果作了对比分析,论证了测量模型的正确性和测量方法的有效性、测量精度及测量范围,分析了测量结果的主要影响因素,指出了今后研究的努力方向。 本文研制的反射式强度调制型光纤内表面粗糙度传感器不仅体积小、操作简便和经济性好,而且具有测量精度高和测量范围大的特点。因此,本文提出的基于该传感器的新测量方法将在较小零件内表面粗糙度的非破坏性测量方面具有很好的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王欣玲;表面粗糙度比较样块国内情况介绍[J];机械工业标准化与质量;1995年12期
2 侯阿临,崔晔;机械零件表面粗糙度量的一种新方法[J];吉林工学院学报;1995年02期
3 马欣新,王晓荣;离子渗氮时Ti-6Al-4V表面粗糙度的影响[J];材料科学与工艺;1997年04期
4 王乃成;表面粗糙度新旧国标主要差异分析[J];航天标准化;1997年01期
5 吴越,张清东,刘军,戴江波,林秀贞,吴彬;带钢冷轧机工作辊表面粗糙度实测研究[J];机械工程学报;2003年11期
6 冯宝富,蔡光起,孙奕澎;自由曲面模具磁力研磨的试验研究[J];吉林化工学院学报;2005年02期
7 潘家华,赵晓明,赵国伟,邵华;正交车铣表面形貌的计算机仿真[J];上海交通大学学报;2005年07期
8 修世超,李长河,蔡光起;磨削加工表面粗糙度理论模型修正方法[J];东北大学学报(自然科学版);2005年08期
9 张世超,石伟玉,白致铭;铜箔表面粗化工艺的研究[J];电镀与精饰;2005年05期
10 何淑菊,邱英;电火花加工表面粗糙度的正态分布特性及测量误差分析[J];实验技术与管理;2005年11期
11 李朝阳;谢军;吴卫东;唐永建;陆晓明;杜凯;郑凤成;;多辊轧机冷轧技术在靶材料制备中的应用[J];强激光与粒子束;2006年01期
12 李智;;数控加工中表面粗糙度的影响因素及其控制[J];机械研究与应用;2006年01期
13 李宝贵;李成贵;;超光滑表面检测方法[J];航空精密制造技术;2006年02期
14 朱莉;郭晓刚;王巍;;基于DSP木材表面粗糙度测量系统的研究[J];森林工程;2006年04期
15 栗勇;王西彬;范海蓉;池隆庆;;砂轮新模型对平面磨削表面粗糙度产生机理[J];新技术新工艺;2006年06期
16 刘健敏;夏义本;王林军;阮建锋;苏青峰;蒋丽雯;史伟民;;用于高频声表面波器件的CVD金刚石衬底的研究[J];材料科学与工艺;2006年04期
17 陈英莫;;精刨工件表面产生废品的原因及解决方法[J];矿山机械;2006年09期
18 韩立发;屈盛官;夏伟;;滚挤压加工对颗粒增强金属基复合材料表面粗糙度的影响[J];机床与液压;2007年06期
19 路则光;申利明;陈秀兰;;表面粗糙度对水性涂料漆膜质量的影响[J];木材工业;2007年03期
20 李亚非;谢竹生;;在机床上检测表面粗糙度的试验研究[J];机床与液压;2007年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 焦敬品;曾宪超;杨敬;何存富;吴斌;;不同压力弹塑性接触界面非线性超声检测研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 张文峰;赵家齐;;多因素对电解研磨复合镜面加工表面粗糙度的影响[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
3 张安洲;任中根;迟恩田;;高温合金电解放电复合加工表面质量初步研究[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
4 潘永强;杭凌侠;罗廷;;电子束蒸发二氧化锆薄膜表面粗糙度的研究[A];2007年全国第十六届十三省(市)光学学术会议论文集[C];2007年
5 张洪山;张晓平;;柴油机气门座修复工艺的研究[A];第十二次全国农机维修学术会议论文集[C];2005年
6 李朝阳;韩尔立;陈强;罗世永;;离子源辅助磁控溅射Cu基镀Cr层机械性能研究[A];第五届全国稀有金属学术会议专辑[C];2006年
7 程子清;王彬;熊长新;李钱陶;;金刚石车削对硒化锌晶体表面粗糙度的影响[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 赵海民;;连续退火平整对汽车板粗糙度的影响[A];2010钢材质量控制技术、形状、尺寸精度、表面质量控制与改善学术研讨会文集[C];2010年
9 王伟杰;彭军强;赵学增;吴羡;代礼周;;基于神经网络的表面粗糙度散斑测量方法的研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
10 孙轶轩;李一栋;;冷轧带钢板形和表面粗糙度协同作用[A];2007年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐晓梅;反射式强度调制型光纤传感孔内表面粗糙度检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 李娜;表面粗糙度对高精度微波电子装备电性能影响的研究[D];西安电子科技大学;2012年
3 潘明强;微弧氧化膜层形成及其表面粗糙度的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 杨玉芬;基于模糊数学的机械零件表面结构几何特征研究[D];太原理工大学;2011年
5 郭瑞鹏;基于激光散射的在线检测表面特性参数的理论分析和实验研究[D];上海交通大学;2011年
6 张洪丽;超声振动辅助磨削技术及机理研究[D];山东大学;2007年
7 刘剑英;铝合金弹性熨压加工表面组织性能及工艺可靠性研究[D];吉林大学;2011年
8 廖华勇;固液界面流变的若干基本问题研究[D];浙江大学;2007年
9 韩贤武;高精度AFM的研制及在机械和小分子结构中的应用[D];重庆大学;2007年
10 侯志坚;环形金刚石线锯丝制造技术及锯切实验研究[D];山东大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘彦杰;超声洁治器划过数及橡皮杯抛光对牙釉质表面粗糙度的影响[D];中南大学;2010年
2 付移风;基于免疫记忆的表面粗糙度滤波算法研究[D];宁波大学;2010年
3 尤祖盛;表面粗糙度数据采集与滤波方法研究[D];宁波大学;2011年
4 王立新;电厂循环水泵的经济运行与节能研究[D];华北电力大学(河北);2007年
5 方慧;液体喷射抛光技术[D];苏州大学;2004年
6 高凡;SOI基集成光波导器件及表面粗糙度改善的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
7 李欣;氟化物控释装置对钛合金表面粗糙度影响的初步研究[D];武汉大学;2005年
8 孙淼;Si基SiO_2阵列波导光栅理论分析及工艺制备[D];浙江大学;2006年
9 王娜;不同热处理方式及技工操作对树脂基托表面白色念珠菌黏附的影响[D];河北医科大学;2006年
10 陈豪杰;体育馆用木质地板表面性能的研究[D];北京林业大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 山西焦煤集团公司西曲矿 白栓柱;表面粗糙度形成原因及降低措施[N];山西科技报;2004年
2 刘友存 译;奥钢联冷轧厂带钢表面粗糙度的在线测量[N];中国冶金报;2006年
3 李烁;超精密加工技术及其在先进光学中的应用[N];科技日报;2007年
4 晓斌;纯钛超精密镜面加工技术问世[N];中国有色金属报;2005年
5 郑州纺机特种工艺有限公司 李卫权;表面处理技术国产纺机并不落后[N];中国纺织报;2008年
6 全国轧钢技术知识竞赛组委会专家组;重视轧辊毛化技术 提高带钢表面质量[N];中国冶金报;2006年
7 刘伊婷;内燃机气门实物质量合格率为87.5%[N];中国质量报;2007年
8 廖建国;汽车大梁用热轧高强度钢板疲劳强度的改善[N];世界金属导报;2008年
9 崔玉平;曲轴国家抽检合格率达九成以上[N];中国工业报;2008年
10 中国纺织机械器材工业协会;精益求精的制造技术是产品创新的基础[N];中国纺织报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978