小模数齿轮在实际制造中，单条产线多台设备通常同时生产多种不同参数的齿轮，迄今无法用单台齿轮测量仪器在生产线上同时实时全检这些不同参数的齿轮。开发了基于Facet的齿轮亚像素边缘定位算法、基于迭代重加权最小二乘的齿轮中心定位法、圆与齿廓交点快速定位法、正弦函数拟合齿数法和齿廓近似测压力角法等；若结合适当的送料与定位机构，本文方法能够在未知参数时，实现多种不同型号齿轮的混合测量，无需装夹，测量效率高。可以实现齿数、模数、压力角、齿顶圆直径、齿根圆直径、全齿高、齿宽、公法线变动量、变位系数、齿廓偏差和形位误差的测量。实验结果表明：该方法测量0.5~1.0 mm模数的直齿轮的重复性精度为4 μm。该方法在小模数齿轮柔性化生产线具有重要应用前景。

齿距样板是用于校准齿轮测量仪器齿距累积总偏差测量示值误差、单个齿距偏差测量重复性和回转台角定位误差的标准计量器具。为研制高精度齿距样板，本文首先基于误差均化原理设计了一种多齿定位爪用于磨齿机定位分度机构，然后对多齿定位分度机构的误差均化效应和分度精度保持性进行了数据仿真，最后分别采用单齿和多齿定位分度机构进行了对比加工实验。实验结果表明：相较于单齿定位分度机构，采用多齿定位分度机构时被加工齿距样板的单个齿距偏差降低了30.0%~36.4%；齿距累积总偏差降低了30.4%~48%，最终实现了法向模数m_n=4 mm、齿数z=30、单个齿距偏差f_p=0.6 μm、齿距累积总偏差F_p=1.4 μm的齿距样板的超精密加工，其齿距精度优于圆柱齿轮国家标准GB/T 10095.1-2022对该规格1级精度齿距公差的要求（f_pT=1.7 μm，F_pT=5.0 μm），本研究为高精度齿距样板的制造提供了支撑。

环形燃料采用紧密栅结构，燃料棒束内沿周向的温度分布存在明显不均匀性现象。本文基于ANSYS FLUENT建立了环形燃料组件计算流体力学分析模型，分析不同栅径比下正方形与六边形环形燃料组件流动换热特性，研究组件内环形燃料外周向温度分布不均匀性。研究发现：适当增大栅径比有利于环形燃料外周向温度的展平，正方形组件栅径比在1.07~1.09之间较为合适；六边形组件环形燃料外周向温度分布不均匀性略低于正方形组件，栅径比可选择在1.06~1.09之间。增大栅径比对棒间隙处温度的均匀性改善最明显，对近壁面处的温度均匀性改善次之。研究结果可为环形燃料的优化设计提供参考。

多芯光纤光栅形状传感技术利用空分复用以及应变监测的优势，结合不同的栅点布设方案，实现待测对象的连续曲率和形状传感。首先介绍了多芯光纤光栅曲率和挠率传感原理，提出采用齐次矩阵变换的三维重构算法实现光纤的三维形状重构。为了探究不同光栅密度对实验精度的影响，利用算法编程模拟了不同光栅间距下的三维形状重构精度，依据模拟仿真的结果，建立了不同光栅间距与三维重构误差之间的关系。三维形状传感实验使用光栅间距为10 cm和5 cm的七芯光纤光栅串。实验结果表明，最大误差出现在尾点处，分别为2.56 cm和1.15 cm，占全长的3.2%和1.4%，平均误差为1.32 cm和0.62 cm，占全长的1.7%和0.8%。实验结果与仿真值比较接近，说明可以依据仿真结果对不同光栅间距下的三维形状误差进行预测。结合具体的应用场景合理配置测点资源，在较低的成本范围内实现高性能的检测。

为提高离轴三反消像散（TMA）光学系统中次镜的制造效率和精度，开展了离轴凸非球面反射镜组合加工和零位检测的研究工作。首先，介绍了方形(298 mm×264 mm)高次离轴凸非球面反射镜的光学参数、技术指标和总体加工路线；其次，提出了铣磨加工工艺策略以及基于气囊和沥青的小磨头组合加工工艺；最后，阐述了光学零件抛光阶段采用的背部透射零位补偿检测法和Offner型零位补偿器，并采用光线追迹法对镜片的零位补偿检验面形畸变进行了矫正，最终面形RMS值为0.025λ（λ=632.8 nm），满足技术指标要求。上述组合加工工艺和背部透射零位补偿检测方案可以显著提升高次离轴凸非球面反射镜的加工精度和效率。

低QI(原生喹啉不溶物)含量的软沥青(SCTP)是制备煤系针状焦的优选原料, 研究其在成焦过程中的结构变化有助于高品质针状焦的研制。 基于样品的X射线衍射(XRD)数据, 利用Smarsly团队开发的CarbX软件对其全谱拟合, 定量出SCTP在不同炭化温度(400, 500, 600, 800, 1 000, 1 200和1 400 ℃)下的微晶结构参数, 进而在纳米尺度下研究SCTP的热致结构变化情况。 结果表明, 随炭化温度升高, 微晶堆垛的石墨烯层大小L_a从初始沥青的10.3 Å逐步增大到1 400 ℃的47.9 Å, 但在500 ℃前L_a增加缓慢, 只有当温度超过800 ℃后, L_a才显著增大, 这表明需要800 ℃以上的高温才能使交联石墨烯层内的原子重组, 进而导致微晶长大。 然而, 石墨烯碳网的C—C键长l_cc受温度的影响很小, 在1.41~1.42 Å范围内变化。 由于SCTP在液相炭化成半焦过程中存在中间相转化, 导致微晶堆垛高度L_c在500 ℃前逐步增大, 在500 ℃时达到最大(L_c=31.1 Å), 随后由于半焦进一步热解缩聚, 使L_c逐步减小, 在1 000 ℃时达到最低点(L_c=15.4 Å), 超过1 000 ℃后又开始增大。 与L_c的变化趋势相同, 堆垛的石墨烯层数N从原始沥青的2.66层增加到500 ℃的约9.05层, 随后减小到1 000 ℃的4.55层, 超过1 000 ℃后又开始增大。 由于500 ℃前样品仍处于沥青态, 所以此阶段微晶的石墨烯层间距a₃都较大, 约为3.50 Å。 当在500 ℃变为半焦后, a₃迅速减小至3.44 Å。 随后温度升高, a₃在1 000 ℃达到最小(a₃=3.39 Å), 1 000 ℃后又开始增大, 这表明焦炭经历了收缩再膨胀过程。 通过CarbX软件拟合样品的XRD数据, 除了可得到样品炭微晶的主要尺寸(L_a, L_c, N, a₃)信息外, 还可获得这些参数的分散性(k_a, k_c, σ₃, ε₃)以及堆垛的取向性(q)、 均匀性(η)和无序碳含量(c_un)等信息, 有利于深入了解样品的微观结构, 有助于优质针状焦的生产。