面向高动态纳米测量的光栅莫尔条纹信号误差机理及实时补偿研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51405097
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In this project, the dynamic characteristics and error mechanism of optical grating moiré fringe signal in measurement will be analyzed for the first time, on the basis of which the real-time compensation theory of moiré fringe signal suitable for high magnification electronic subdivision will be investigated. First, data-driven model identification will be employed to establish the dynamic model of moiré fringe signal and reveal the error mechanism, providing a theoretical basis for using model inversion method to reduce signal nonlinear distortion induced by optoelectronic receiving system and sampling noise. Then, in consideration of the features of moiré fringe signal in dynamic measurement, a correlation function method based on varying sampling rate is proposed to detect the phase difference of frequency-varying signal for its orthogonal deviation compensation. And a fundamental component extraction method combining instant frequency estimation and modified empirical mode decomposition is presented to compensate the sinusoidal deviation of the signal. Using these methods, the signal attenuation and distortion induced by the grating optoelectronic receiving system can be eliminated, so that the quality of the moiré fringe signal in highly dynamic measurement can meet the requirement for 10000 times electronic subdivision to implement nano-precision measurement. This project will provide a theoretical basis for achieving nano-precision in highly dynamic measurement and offer a new idea for the measurement in the future ultra-precision manufacturing equipments.
本项目首次分析光栅莫尔条纹信号在测量过程中的动态特性,对莫尔条纹测量的误差机理进行研究,在此基础上探究适用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号实时补偿理论。项目首先运用数据驱动的模型辨识方法建立莫尔条纹信号的动态模型,揭示动态信号的误差机理,为采用模型求逆法消除光电接收系统和采样噪声引入的信号非线性畸变提供理论基础;其次,针对莫尔条纹信号在动态测量过程中的特点,提出基于变采样率的相关函数法检测变频信号的相位差,用来补偿信号的正交偏差;提出基于瞬时频率估计和改进经验模态分解法相结合的基波提取方法,用来补偿信号的正弦偏差。应用上述方法可消除高速测量时光栅光电接收系统引入的信号衰减和畸变,使莫尔条纹的信号质量在高动态测量时满足10000倍电子学细分的要求,进而实现纳米精度的位置测量。本研究可为光栅在高动态测量中实现纳米级精度提供理论支持,为未来超精密加工设备的测量提供一个新的研究思路。

结项摘要

莫尔条纹信号的质量是影响光栅测量分辨率的关键因素。受光电接收系统带宽和采样电路噪声的影响,在动态测量过程中莫尔条纹信号的正交性和谐波成分会发生恶化,引入细分误差。本项目对莫尔条纹测量的误差机理进行了分析,研究了用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号补偿理论。首先,建立了莫尔条纹信号的数学模型,提出了模型构建和系数估计的方法。然后,基于变采样率的相关函数法对莫尔条纹信号的正交偏差进行测量,解决了正交性补偿问题。最后,针对莫尔条纹信号的谐波污染问题,提出了基于改进经验模态分解的基波提取方法,解决了正弦性补偿问题。本项目还初步探索了基于参数估计的正交性和正弦性补偿方法。相关仿真与实验验证了上述方法的可行性和有效性。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(5)
Precision Motion Control of Motor Drive Systems with Actuator Nonlinearities and External Disturbances
具有执行器非线性和外部干扰的电机驱动系统的精密运动控制
  • DOI:
    10.26451/abc.07.03.06.2020
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of the Balkan Tribological Association
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yang;Li Li;Song Fazhi;Tan Jiubin
  • 通讯作者:
    Tan Jiubin
An inline surface measurement method for membrane mirror fabrication using two-stage trained Zernike polynomials and elitist teaching-learning-based optimization
使用两阶段训练的 Zernike 多项式和精英教学优化的膜镜制造在线表面测量方法
  • DOI:
    10.1088/0957-0233/27/12/124005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yang;Chen Zhenyu;Yang Zhile;Li Kang;Tan Jiubin
  • 通讯作者:
    Tan Jiubin
考虑输入饱和的离散最优积分滑模控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李理;刘杨;陈兴林
  • 通讯作者:
    陈兴林
基于改进PI 模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于志亮;刘杨;王岩;李松;谭久彬
  • 通讯作者:
    谭久彬
Iterative Learning Identification and Compensation of Space-Periodic Disturbance in PMLSM Systems with Time Delay
时滞PMLSM系统空间周期扰动的迭代学习识别与补偿
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Song Fazhi;Liu Yang;Xu Jianxin;Yang Xiaofeng;Yang Zhile
  • 通讯作者:
    Yang Zhile

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其他文献

木质素炭化物及其应用研究 Study on Lignin Carbonization with Its Application
  • DOI:
    10.12677/hjcet.2015.53009
  • 发表时间:
    2015-05-22
  • 期刊:
    Hans Journal of Chemical Engineering and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡佳萍;刘杨;史瑞欣
  • 通讯作者:
    史瑞欣
Alkynyl heterocyclic compounds and application thereof
炔基杂环化合物及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    艾菁
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  • DOI:
    10.12066/j.issn.1007-2861.2300
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    上海大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱明原;刘文博;刘杨;齐财;李瑛;李文献;张久俊
  • 通讯作者:
    张久俊
焊接工艺对Q460 钢CO2 气体保护焊接头冲击断裂行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯祥利;王磊;刘杨
  • 通讯作者:
    刘杨
(Liquid+liquid) phase equilibrium of aqueous two-phase system containing (surfactant+sodium sulfate+water) at different temperatures.
不同温度下含有(表面活性剂硫酸钠水)的水两相体系的(液液)相平衡。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Fluid Phase Equilibria
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    刘杨
  • 通讯作者:
    刘杨

其他文献

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刘杨的其他基金

基于迭代学习的含噪不确定高速高动态莫尔条纹信号参数估计方法
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  • 批准年份:
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面向多媒体加密的复变量混沌伪随机序列研究
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    21203041
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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