基于白光扫描干涉的振动补偿方法

研制了一种基于白光波长扫描干涉法的表面形貌抗振反馈测量系统,介绍了白光扫描干涉法的相位提取算法和相位去包裹算法,对声光可调滤光器低速率扫频时产生的非线性误差进行了算法修正,设计了用于振动补偿的DSP硬件控制模块,并搭建了抗振反馈测量系统。在不同振动环境下,对研磨12级的标准样块进行了三维表面形貌测量以及粗糙度参数评定。结果表明,施加低频振源后的粗糙度评定参数大小为未施加任何振源的粗糙度评定参数大小的2倍左右,开启系统振动反馈后,粗糙度评定参数接近最大允许值,说明本测量方法能在一定程度上消除振动噪声的影响,保证测量的顺利进行。二维、三维表面评定结果对比表明,三维表面评定能更全面地表现被测表面的形貌特征。     

应用白光共焦光谱测量金属薄膜厚度

为了精确测量自支撑金属薄膜厚度及其厚度分布,提出了基于白光共焦光谱传感器的金属薄膜厚度测量技术.介绍了该技术的测量原理及系统结构,研究了系统的测量不确定度.利用相向对顶安装的白光共焦传感器组、精密位移平台并结合自制的薄膜厚度校准样品,实现了对厚度为10～100 μm的自支撑金属薄膜的厚度及厚度分布的精确测量;通过研究系...     

钢球表面粗糙度的白光干涉非接触测量法

介绍了一种利用垂直位移台来实现钢球表面粗糙度高精度测量的垂直扫描白光干涉仪。该仪器是在6JA型干涉显微镜基础上加以改造,采用白光干涉,通过检测干涉信号的光强峰值,实现高精度的钢球表面三维形貌测量。通过试验验证该系统可对精度等级为3级的钢球进行精确的表面形貌测量。     

家用燃气灶热工性能测量及不确定度评定

依据GB30720—2014《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》中热负荷和热效率的测量方法和步骤,对三个燃气灶的测量结果的不确定度进行GUM法(测量不确定度指南)和MCM法(蒙特卡洛法)两种方法的评定,结果显示用两种方法评定的结果一致。将三个燃气灶评定结果的平均值作为最终评定值,热负荷的相对扩展不确定度为0.76%,热效率为0.74%。此外试验时间的测量不确定度对热负荷测量结果不确定度的影响最大;当量加水量的测量不确定度对热效率测量结果不确定度的影响最大。     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。     

白光干涉法测量金属箔厚度

利用白光作光源的干涉仪[WLI]克服了单色相干光干涉相位不确定的缺点,能够进行绝对测量.同时,白光光源的稳定性和低廉的价格也是此项技术的优势,因此白光干涉测量法在近十几年得到了很大的发展.本文提出了用白光干涉原理测量金属箔厚度的方法,经分析,测量的理论误差＜6nm,开辟了白光干涉法测量非透明物体厚度的新思路.     

基于声学非接触式砝码体积测量结果的不确定度评定

本文介绍了一种基于声学非接触式高等级砝码体积测量方法对不同形状、不同材质及带腔体的固体材料的质量砝码体积参数的测量结果及其不确定度评定,并通过大量试验验证了其测量结果的不确定度小于6×10^(-4)(k=2)。     

晶体硅光伏电池的标准测试

为了建立太阳电池的标准测试规范流程,对影响太阳电池标准测试不确定度的各类因素进行了评价和筛选。基于太阳光模拟器、分光感度仪、IV测试仪、标准太阳电池等二级太阳电池标准测试设备与器件,开展了多项标准测试技术的研究。对电池测量过程中太阳电池模拟光源的空间不均匀性、时间不稳定性、仪器测量重复性、扫描方向导致的不确定度、电池反射率和透射率、面积测量不确定度、量子效率等各类影响因素进行了测量,给出了高效晶体硅太阳电池测量不确定度的测量流程,最终导出在现有实验室测量条件下的扩展测量不确定度为±3.94%。基于对常规太阳电池测试数据的比较,对常规电池测量方法进行了改进,将测量不确定度降低了0.19%。最后,提出了双面电池的精确测试流程和方法,为其它双面光电池的标准化测量提供了借鉴。     

复合型超精密表面形貌测量仪

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪.分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式.研制了三维精密位移系统...     

砝码真空质量值测量结果的不确定度评定

本文以全国砝码质量参数倍量、分量计量比对项目为实例,论述了砝码真空质量值测量结果不确定度的评定方法。对砝码真空质量值的测量方法进行概述,建立数学模型,实际测量被检砝码。对影响测量结果的不确定度来源进行分析,采用了A类评定和B类评定两种不确定度评定方法计算标准不确定度分量;给出合成标准不确定度、扩展不确定度及报告。     

基于白光光谱仪的绝对距离测量方法的研究

本文介绍利用一种白光光谱仪测量绝对距离和位移的方法。利用迈克耳逊干涉结构。使用光谱仪S2000。进行光谱分析。在知道光学元件的群折射率和厚度的情况下,利用均衡波长的概念就可以得出绝对距离。该方法不需要应用相位重现程序,其测量范围大大超过传统白光干涉技术的测量范围。为绝对距离的测量提供一些详尽的参考。     

3-D Surface roughness profile of 316-stainless steel using vertical scanning interferometry with a superluminescent diode

Surface roughness is one of many parameters that influences on mass stability of standard weight, commonly used as a transfer standard of mass SI unit. One of the most famous non-invasive methods for determining surface roughness from a surface profile of material is a vertical scanning interferometry (VSI) with a white light source. In this research, 3-D surface profiles of 316-stainless steel, usually used as a material for standard weights, are constructed by using VSI, based on Michelson interferometer (MI). Because of its low-coherent properties, low cost, and compact light source, a superluminescent diode (SLD) is chosen as a low-coherence light source in our interferometry system. Since a continuous wavelet transform (CWT) algorithm provides accuracy results, it is also used as a numerical analyzing method for the interferogram signals, taking from our VSI. The surface roughness and measurement uncertainty, calculated from the constructed 3-D surface roughness profiles of 316-stainless steel samples, are discussed.     

透明台阶的白光干涉测量方法研究

Veeco NT3300表面轮廓仪是基于白光干涉原理的一种非接触测量设备,它的垂直扫描干涉模式可以实现对物体表面形貌的非接触测量。在利用垂直扫描干涉模式对光刻胶形成的透明台阶测量时,设置不同的测量参数会导致较大的测量误差,通过对垂直扫描干涉模式的原理和测量系统的分析,找到了误差产生的原因,并通过合理的测量参数的设置,实现了对透明台阶的准确测量,满足了应用需求。     

封装标准太阳电池性能及其与国际标准一致性的评价

基于国际电工委员会(IEC)国际标准分析了引起标准太阳电池量值传递误差的因素及其与国际标准的一致性。随机选取我国市场上销售的6种封装标准太阳电池,测量了它们的温度特性、光谱响应特性和表面反射特性。结果表明:电池的封装结构影响它们的冷却效果及温度的正确测量,从而导致温度和短路电流的不稳定性,其变异系数最高可达0.12%和0.04%。另外,有、无偏置光条件下的光谱响应特性均反映其光电流的光照强度线性特性,这里定义用光谱拟合度来衡量各封装太阳电池的光谱响应特性。采用改变入射角测量短路电流的方法分析了表面光反射对短路电流的影响,利用余弦函数拟合确定了由表面反射光所引起的短路电流的误差可达0.21%。本文的研究成果对光伏行业正确制造、选择和使用标准太阳电池具有指导作用。     

Design of an optical probe for testing surface roughness and micro-displacement

This paper presents a practical monitoring tool for measurements of surface roughness and micro-displacement. An optical probe of the methods based on light scattering for measuring surface roughness and optical triangulation for measuring micro-displacement is described. The proposed technique allows evaluation of surface roughness and micro-displacement of specimen by using just one device. The theoretical models of surface roughness and micro-displacement measurements have been established for the probe. The measuring principles applied in the design are described in detail and the validity of the design is demonstrated by experimental evaluations. The experimental results show that, for specimens with surface roughnesses R_a in the range from 0.005μm to 0.1 μm, micro-displacement measurements in the linear range of ± 300μm can be obtained.     

基于ECPR的紫外探测器绝对光谱响应测试系统

在研制电定标热释电辐射计(electrically calibrated pyroelectric radiometer,ECPR)的基础上,设计和研制了紫外探测器绝对光谱响应测试系统.系统由紫外光源、光栅单色仪、移动探测器平台、弱信号检测仪器以及计算机和软件组成.测试采用参考探测器和待测探测器的光谱响应度比较的方法完...     

用激光散射法非接触在线检测表面粗糙度

介绍了基于光散射原理的激光测量装置非接触在线检测表面粗糙度的测量原理及测量头设计方案。调制光源、双光束、与测量光路同轴的高压喷气流、窄带滤波电路等设计可提高信噪比 ,增强抗干扰能力 ,可实现Ra2～ 1 0 0nm的表面粗糙度在线检测     

空间极坐标测量系统的机械结构设计与不确定度分析

介绍了基于极坐标的非正交系组合式空间坐标测量系统的测量原理,分析了其不确定度来源,推导了不确定度计算公式,利用通用的电子经纬仪和双频激光干涉仪建立了空间坐标测量系统,设计了相应的机械结构。     

Volumetric phase-measuring interferometer for three-dimensional coordinate metrology

We present a volumetric interferometer that has been specially designed to improve the measurement accuracy of the three-dimensional coordinate metrology by reducing excessive Abbe offsets. The interferometer is composed of two main parts; one is a three-dimensionally movable target and the other is a stationary two-dimensional array of photo-detectors. The target made of point diffraction sources emanates two spherical wavefronts, of which interference intensity is monitored by the photo-detectors. Applying phase shifting allows the phases of the photo-detectors to be precisely obtained, and the measured phases are fitted to a geometric model of multilateration so as to determine the xyz-location of the target by minimizing least square errors. A prototype built on a CMM demonstrates that the proposed interferometer is capable of measuring the xyz-coordinates of the probe with a volumetric uncertainty of less than 1.0 μm.