长焦透镜焦距及透射波前检测

提出了在球面光路中利用凹球面反射镜同时测量长焦透镜焦距和透射波前的干涉检测方法,分析了该检测方法的误差以及测量误差和调整误差对检测结果的影响,确定了在检测过程中所需控制的相对敏感自由度。结果表明,该检测方法可对F/#≥50的透镜进行检测,其焦距计算相对误差为0.2%,透射波前P-V值可达1/25λ。     

变焦系统径向偏移对像点的影响分析

针对变焦距系统在变焦过程中由于变焦组的径向偏移误差导致像面径向偏移的问题,利用ZEMAX光学设计软件中的坐标断点功能,模拟了变焦镜头在进行变焦过程中变焦组存在径向偏移误差时像面的径向偏移.结果表明:变焦系统像面径向跳动量与变焦系统变焦组径向偏移误差成正比,与变焦系统焦距成正比.变焦组径向偏移小于0.03mm,对系统成像质量影响较小;变焦组径向偏移0.05mm,系统调制传递函数(MTF)值低于0.3,系统像差值变大.     

分孔径全斯托克斯测量仪中元件参数的分析

为了分析分孔径全斯托克斯测量仪中元件参数设置对目标测量结果的影响,比较分析相位延迟量分别为90°和132°时,方位角(-45°,0°,30°,60°)和(-51.7°,-15.1°,15.1°,51.7°)参数下装置的3个品质因数,并仿真该参数装置下波片相位延迟量变化为±2°时,对测量结果的影响。结果表明,测量结果的误差与波片快轴方位角的分布无关,与波片相位延迟量有关;波片相位延迟量为132°的装置优于90°的装置,当误差为±2°时,线偏振(S_0,S_1,S_2)的平均误差由1.586%降为0.693%,下降了56%,全局(S_0,S_1,S_2,S_3)的平均误差由1.2%降为1.03%,下降了14%。     

双经纬仪标定幕面方程的优化

为了提高双经纬仪标定天幕立靶光幕中心面的精度,文中利用双经纬仪进行了幕面方程的优化标定.建立了以测量空间中测点误差最大值函数为目标函数的测量模型;采用基准尺反解基线,建立了以基线误差函数为目标函数的基线优化模型.仿真结果表明:当双经纬仪基线长为4.4m时,基准尺垂直放置中心于xoy平面坐标点(1 000mm,1 000mm)时,基线误差为0.055mm.经试验验证,得到弹丸与散布中心横向偏离程度的标准差为1.7mm,纵向标准差为1.9mm.     

6J1管内真空度测量

本文介绍了一种测量制成管的管内真空度的方法。它适用于具有四个电极以上的间热式电子管,能方便地、大量地测量制成管的管内真空度。这种方法采用离阴极较远的电极来收集离子流,从而显著地减少了杂散电流的干扰。文中提出了一个简单适用的电路来稳定测量时的电子流。利用这个方法对16组(每组10个)不同工艺过程的6J1进行了静态和准动态测量。测量结果表明:6J1排气后真空度为10~(4)乇量级;烤消后为10~(-5)乇量级;老炼后为10~(-6)乇量级;长炼后进入10~(-7)乇量级;只进行烤消及闪炼,不进行老炼的管子真空度较差;“快速烤消老炼”的管子其真空度与正常老炼的管子真空度不相上下。     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO2激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的“负透镜效应”使得激光柬在0、＋10mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10mm离焦量下光斑缩小。电弧的“棱镜”折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0．8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

虚拟齿轮测量中心的几何运动误差建模及其对测量效应的分析

为了研究误差对测量结果的影响,在虚拟齿轮测量中心建立误差模块,根据测量渐开线样板的结果进行评定.研究结果表明:将振幅为4μm、圆频率为0.9rad/mm的运动误差值叠加到虚拟齿轮测量中心运动模块中,渐开线样板齿形误差和形状偏差的增量小于1μm,斜率偏差不变,不影响测量精度;将同样大小的几何误差叠加到虚拟齿轮测量中心会直接影响测量结果,且测量结果与给定的正弦函数规律一致.     

大口径测量系统主反射镜装调及精度分析

主镜的面形精度与光轴中心偏差影响经纬仪的成像质量与测量精度.为了(减小)调整装配前后主镜的(变形)面形精度,本文介绍了检测主镜面形误差的几种方法及优缺点.为了保证经纬仪的测量精度.首次提出了大口径主镜光轴中心偏差的调整与检验方法并确定主镜光轴中心偏差调整精度小于0.05mm.     

用附加长焦距平行光管物镜法扩大自准直显微镜量程

1 测量原理如图所示:在自准直显微镜前方加一长焦距物镜K(f′_K=496.7mm),与自准直显微镜构成高倍自准直平行光管,用于测量平面光学零件的最小焦距。为了直观起见,在平面反射镜与物镜K之间放一近似平面镜的正透镜(表示被测平面光学件)。     

多路分光星载激光雷达接收光学系统设计

设计了大口径星载激光雷达望远接收光学系统.采用离轴三反作为望远物镜,其初始结构通过计算获得,有效焦距为1000 mm,F数为1,离轴优化后各视场点列图RMS半径最大仅为18.691μm,符合设计要求.基于叶绿素获取等多种应用的需求,设计其后的准直系统焦距为50 mm,光束口径为48 mm,经由7路分光光路接收并分别成像于各自的单元探测器上.每支光路焦面接收的光斑均不超过93.992μm,小于单元探测器的接收面元1 mm×1 mm,具有较好的光能接收率.整套光学系统三维尺寸为1000 mm×1150 mm×1300 mm,其布局合理,空间利用率高,对星载激光雷达的研制具有一定的参考价值.     

大功率Slab CO_2激光器光束质量的测量

为了充分了解SlabCO2激光器的光束质量,采用LASERSCOPEUFF100光束光斑质量检测仪对SlabCO2激光器的光束质量进行了全面的测量研究.从激光束通过飞行光学导光系统(flyingoptits)前后的光束质量测量、聚焦后光斑的质量测量以及焦点漂移4个方面全面考察了SlabCO2激光器的光束质量.测量结果表明:SlabCO2激光器的光束质量因子M2约为1.1,光束横截面的强度分布接近基模高斯分布;激光束经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的强度分布,采用焦距为190.5mm的聚焦镜,聚焦光斑的半径约83μm;在工作范围内(x:0-3m)的焦点漂移量约为1mm.     

组合测量在莫尔条纹中心亚像素定位的应用

利用Talbot-Moiré技术测量长焦距时,条纹中心的定位精度直接影响条纹宽度或斜率的计算精度.提出采用Canny算子和形态学方法对条纹中心进行像素级粗定位,用高斯曲线对条纹灰度进行拟合对其进行亚像素定位,并用组合测量的方法和最小二乘法来处理数据,减小了随机误差对条纹中心定位精度的影响.经过对光强符合正弦分布的标准条纹的定位,验证了采用本文的定位方法可以减小条纹中心定位误差,从而提高条纹周期的计算精度.并实际测量了光栅的栅距,实验结果再次证明采用组合测量的数据处理的方法可以提高亚像素定位精度.     

基于玻罗板的光学系统焦距图像检测方法

系统焦距是光学系统中一项重要的技术指标,通常采用光栅二次调焦或摩尔条纹同向法进行测量,其过程繁琐、周期长。本文提出基于玻罗板图像处理技术的焦距测量方法,CCD获取平行光管的玻罗板的分划线图像,采用放大率法结合分划线亚像素的定位技术检测系统焦距,普通算法的精度只能达到像素级,本文采用投影法和二项式曲线拟合相结合的算法,使定位精度达到了亚像素级。试验结果表明该方法具有标校过程简单、快速,标校精度高等优点,其标定误差小于0.5mm。     

高清内窥镜适配器光学系统设计

内窥镜适配器是内窥镜目镜与CCD成像系统之间的转接系统,主要应用在现代医用微创手术中。针对高清内窥镜适配器,使用ZEMAX软件优化设计其光学系统。参数要求为:入瞳直径为4mm,全视场角为15°,焦距为53mm。该内窥镜适配器结构为8组10片式,使用1英寸CCD传感器,像元尺寸为5.5μm。系统优化后,调制传递函数(MTF)在90lp/mm达到0.15,畸变小于0.2%,系统总长为73.7mm。说明该设计结果满足系统要求。实现了系统焦距较长,总长较短的光学特性。能够使内窥镜目镜与CCD之间完成较好的转接。     

基于DMD的红外目标模拟器光学系统的设计

介绍了DMD的工作原理以及相应的红外景象模拟技术的特点,设计了一种工作在8-12μm波段的红外目标模拟器。对系统整体进行建模、分析,DMD表面照度均匀。投影系统采用四片式结构,焦距405mm。MTF在10lp/mm处大于0.5,弥散斑均方根半径小于衍射极限,系统畸变控制在0.5%以内。该系统结构紧凑,性能良好。     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO₂激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的"负透镜效应"使得激光束在0、+10 mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10 mm离焦量下光斑缩小。电弧的"棱镜"折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0.8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

高速交通轨道梁高精度光纤变形监测

为了分析长标距光纤光栅（FBG）在轨道梁变形监测中的可靠性问题,建立共轭梁法计算模型,分析跨中挠度的模型误差.引入测量误差,得到不同FBG标距、不同测量误差下长标距FBG的变形监测精度.通过某高速轨道梁的现场测试实验,对长标距FBG的可靠性进行验证,提出2种传感器优化布置方案.结果表明,当布置的传感器数量大于8时,监测结果的误差控制在1%以内,考虑20%的测量误差,监测结果的误差可以控制在10%以内;现场实测的挠度与理论值的相对误差为2.01%,由此说明长标距FBG可以实现对高速交通轨道梁的高精度变形监测.     

时域反射电缆测长测量精度影响因素分析

从时域反射电缆测长的测量原理出发,研究了时域反射电缆测长的系统误差,研究了测量次数、计数脉冲频率、行波波速对测量精度的影响,提出了减小时域反射电缆测长误差的方法.仿真结果和实验证明,在波速误差较小时,采用传统直接计数法对电缆长度进行多次测量,可以达到较高的电缆测长精度.     

双线阵CCD交汇测量中的自动标定方法

针对CCD交汇测量系统中的初始标定困难、繁琐、重复误差等缺陷,提出了一种基于测量模型的自动标定方法.根据交汇测量原理,建立了测量系统的数学模型,并推导出自标定的模型.在相机焦距、倾角、光心坐标已知条件下,通过分析标定中各参量的函数关系,可利用线阵相机像元确定测量位置,精度可达到4 mm.