摘要：针对生物显微镜的使用需求,提出一种台式显微仪器的“人仪一体化”作业空间设计原则。“人仪一体化”的作业空间以操作者为中心,最大程度地提高操作者的作业效率和舒适度,减轻作业疲劳;针对生物显微镜的作业特点及工作路径,设计了3种作业空间布局方案;利用Jack软件对不同方案进行了任务用时和能耗评价;完成了作业姿态的操作舒适性对比实验,并对颈肩部主要肌肉的表面肌电均方根(RMS)值进行了配对T检验。结果表明转向一侧的头夹肌及对应一侧的胸锁乳突肌最为敏感、载荷变化较大,其RMS的平均变化率分别为56.4%和8.4%,并结合操作者主观评价最终确定了重叠型为最优布局形式。此评估方法验证了“人仪一体化”作业空间设计原则的有效性,可为相关显微仪器设备的作业空间设计起到一定指导作用。

摘要：显微仪器外观美感能体现其产品的高端品质,同时提升操作者使用体验的愉悦性。建立显微仪器产品美度指标及评价方法能够量化显微仪器的外观美感,便于客观的形式美与人主观的感受美达成一致,从而有效指导显微仪器产品的美学设计。首先针对显微仪器产品的特点,基于形式美法则,依据Ngo和Birkhoff美度计算模型构建了显微仪器产品美度评价的7个量化指标,即平衡度、对称度、比例度、节奏度、整体度、秩序度、色彩美度;然后分析了7个美度指标间的相关性,建立了计算产品美度模糊评价矩阵R;最后以四款激光扫描共聚焦生物显微镜为样本,采用美度评价指标与模糊综合评价方法对其外观美感进行了主客观综合评价,结果显示哈工大设计的样本4的模糊综合评价向量B 4=[0,0.3534,1.0425,0.8883,1.2562],表明其美度等级较高,具有更好的整体感与秩序性。

摘要：为解决微小内轮廓为代表的微小尺寸的非接触测量问题 ,本文提出了将自聚焦透镜体积小与共焦显微技术的纵向层析特性有机结合的自聚焦共焦微型显微技术的光聚焦探测系统。介绍了系统的工作原理和结构装置 ,对系统中的关键技术进行了优化设计 ,通过对自聚焦透镜、针孔、光源及探测器系统的设计 ,可以有效地实现高精度微型光聚焦探测。初步实验结果表明 ,系统的轴向分辨率可达 10

摘要：基于动态阿贝原则提出了激光深孔孔径测量原理,设计了一种利用双频激光干涉技术的深孔孔径超精密测量系统。该系统将双频激光干涉测长技术与超精密双向电容位移传感器瞄准方法有机结合在一起,通过电容位移传感瞄准、测长光路和深度位置监测光路的合理设计,保证了在深孔任意截面对孔径的测量都符合阿贝原则。分别用Φ5～Φ16mm6种环规对系统进行验证。实验表明,该系统可实现深孔任意截面孔径的高精度测量,测量分辨力达10nm,不确定度达0.1μm。

摘要：由于目前微位移驱动器普遍存在输出力及输出范围小的缺点 ,所以提出将超磁致伸缩材料引入到微位移驱动器的设计当中。文中详细描述了基于超磁致伸缩材料的驱动器的设计原理及性能 ,同时设计了用水冷装置消除线圈发热带来的影响 。

摘要：为了提高相关函数拟合极值法在二维位相板衍射光斑亚像素定位中的计算效率,对相关函数拟合极值法中的模板大小、拟合窗口大小及相关函数3种影响因素进行了分析。分析过程以仿真图像检验法为理论基础,即用数学仿真图像验证算法和程序的可靠性和精度。分析结果表明,3种影响因素均对计算效率产生较大影响,整像素搜索时模板和拟合窗口大小的选取对定位精度影响最大。同理,对二维位相板衍射光斑亚像素定位实验中的搜索模板和拟合窗口大小进行了优化设计,最佳模板大小为51 pixel×51 pixel,最佳拟合窗口大小为3 pixel×3 pixel,与选用恰好包含整个衍射光斑时的模板(131 pixel×131 pixel)相比,整个定位过程的计算时间缩短了40%,在不损失定位精度的同时有效提高了计算效率。

摘要：为解决纳米级大范围的非接触测量问题 ,提出了基于差动式共焦显微技术的光聚焦探测系统。介绍了系统的工作原理和结构装置 ,对系统中的关键技术进行了优化设计 ,通过对共焦光路的差动设计 ,可以有效地抑制光源的噪声和漂移对测量结果的影响。初步实验结果表明 ,该系统的轴向分辨率可达 2

摘要：为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度,建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先,对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究,对其光束偏转原理以及影响因素进行分析,并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后,对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后,对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明本文提出的光束偏转单元在120μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad,频率响应特性高于2 kHz;最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10^-8 rad和2.1×10^-8 rad,相对于现有技术约提高了3倍,满足激光光束用作高精度直线基准的需求。

摘要：为了实现平面二自由度位移测量,设计并搭建了空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪,并对所设计的光栅干涉仪的光学结构、测量原理、面内旋转安装误差补偿等进行了研究。基于平面光栅衍射特性和空间分离式外差光栅干涉结构设计并搭建了具有对称性的测头光路,结合实际光学器件的特点,利用琼斯矩阵分析了二自由度测量原理与显著降低周期非线性误差的特性。通过实验测定了光栅面内旋转安装误差以便于应用旋转矩阵对测量数据进行解耦。随后利用矩形和圆形轨迹分别验证了两测量轴在各自和同时运动的情况下,所设计的平面光栅干涉仪的测量能力。实验结果表明,在解耦补偿0.350°的光栅实际面内旋转安装误差的前提下,该空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪能够实现压电位移台30μm内的位移测量,主要由机械振动等因素引起的误差不超过0.15μm。本研究将空间分离式外差光栅干涉仪的测量维度拓展到了平面二自由度。

摘要：提出了一种设计变频器散热系统的实用方法,建立了比较准确且实用的变频器中IGBT(绝缘栅型双极晶体管)模块的通态损耗和开关损耗的计算方法,考虑了温度对各种损耗的影响,采用热阻等效电路法推导得出了散热器及功率器件各点温度的计算公式,并给出了散热器热阻的实用计算公式。在此基础上设计了一套采用强迫风冷的散热系统,计算结果与试验结果的对比,验证了该设计方法的合理性与实用性。