莫尔偏折技术用于测量镜片屈光度的研究

本文从莫尔偏折技术的基本原理出发,结合镜片屈光度的概念,分别从泰伯效应与光栅遮光阴影原理相结合以及菲涅耳-基尔霍夫理论的角度推导了变形后的莫尔条纹倾角与被测镜片屈光度的关系.两种方法推算结果是一致的,即:镜片的屈光度与透过镜片后产生的莫尔条纹的倾角的正切成正比.对影响镜片屈光度测量误差的几个参量进行了讨论,理论分析表明,选用合适的光栅周期,设定合理的两光栅间夹角,莫尔偏折技术用于测量低屈光度及中高屈光度的镜片具有很高的测量精度.最后给出了测量单光镜片,非球面镜片和渐进多焦点镜片的莫尔条纹图,并进行了分析讨论.     

采用LD的光源步进条纹投影三维测量系统

在采用LED的光源步进法三维测量系统中,由于LED发散角大,在短距离内就达到较大的条纹投影面积,造成系统工作距离短.另外大功率LED发光面尺寸大导致条纹对比度低,投影高亮度、高对比度的条纹困难.为解决上述问题,提出在光源步进法投影装置中采用激光二极管(LD)作为光源,实现高亮度、高对比度相移条纹投影.采用该投影装置与双目摄像机设计了便携、高速的三维测量系统.首先利用改进的傅里叶变换轮廓术获取变形条纹相位及调制强度;接着利用激光散斑的随机性,在调制强度图中实现双目图像的粗匹配;然后在粗匹配的基础上进行条纹相位展开,利用相位实现精匹配;最后获得待测物体三维形貌.利用设计的系统进行了实验验证.系统的测量体积为360 mm×290 mm×100 mm,采集的三维数据最多为1280×1024点.实现了100 f/s的三维形貌测量速度,对平面的测量标准偏差为0.19 mm,对5个间隔距离为1.00 mm的平面进行了测量,测量距离的平均误差为0.05 mm.     

高精度测试中的干涉条纹对比度

在利用干涉仪和光栅进行长度测量的仪器中,干涉条纹的对比度、频率和信噪比等因素,将直接影响到光电转换后信号的对比度、幅度和信噪比。其中,以干涉条纹的对比度和干涉条纹数(在接收视场中)对转换后信号的对比度影响最大,若不注意两者的配合,则会带来光电转换的非线性失真。干涉条纹的对比度K为:K=(I_(max)-I_(min)/I_(max) I_(min)) (1)     

图像处理在MDT测量镜片屈光度中的应用

从莫尔偏折技术(MDT)测量镜片屈光度的原理出发,给出了镜片屈光度与莫尔条纹倾角的关系式.进行了实验采集,获取了MDT实测镜片屈光度的莫尔条纹图.然后,基于莫尔条纹图像的特点,采用合适的图像处理算法对实测镜片的莫尔条纹图进行了灰度均匀化、降噪、图像增强、细化等一系列的数字图像处理操作,得到了镜片测量中莫尔条纹图形的清晰轮廓线.最后,给出了不同镜片屈光度的MDT测量结果,并与焦度计的测量结果进行了比较.结果表明,莫尔偏折技术结合数字图像处理用于测量镜片的屈光度时,具有很高的测量精度.     

光学三维测量中结构光栅投影系统的开发

为解决结构光三维测量系统中的光栅投影质量问题,提出并实现了以物理光栅为核心的结构光栅投影系统。该系统以现代光栅制造技术制造的精密光栅元件为核心,基于幻灯投影原理实现高质量的光栅条纹投影,利用步进电机带动高精密滚轴丝杆进行平移实现投影光栅的切换。实验结果表明,基于该系统实现的光学三维测量系统的可以达到1：100以上的对比度,具有较大的光强和良好的景深,同时能获得连续的强度分布及较好的正弦性,测量误差小于0．04mm,测量精度约为0．03mm,满足工业应用的要求。     

测量薄膜折射率的光栅衍射干涉方法

根据光的干涉理论,讨论了条纹周期数对测量薄膜折射率不确定性的影响,推导出干涉条纹错位量与薄膜折射率和厚度的关系式。由此提出采用光栅衍射干涉测量薄膜折射率的方法和实验方案。实验表明:该方法的干涉条纹测量精度达λ/10~λ/20,薄膜折射率测量精度可达 0.01 以上。     

长度计量基础知识讲座(三十四)

第三十四讲干涉显微镜1结构和工作原理干涉显微镜(以下简称仪器)主要由主体、工作台、干涉头、测微目镜、照明系统和摄影系统等部分组成。图1为常用的双光束干涉显微镜的结构形式。仪器基于等厚干涉测量平面度的原理,将同一光源发出的光线分为两束或多束,使其产生干涉。显微镜系统将干涉条纹放大,根据干涉条纹的间距     

线性啁啾相位掩模的设计

啁啾相位掩模法是啁啾光纤光栅的一种非常重要的制作方法。本文研究讨论了用全息干涉方法制作线性啁啾位相掩模的设计方法,提出用两球面波干涉产生条纹密度随空间距离线性变化的干涉条纹记录啁啾位相光栅,按设定光栅端点空频和端点空频差两种优化设计方法设计了长度100mm、啁啾量1nm/mm的线性啁啾光栅,理论和实验结果给出两种设计方案的非线性系数分别为2.5%和1.6%,理论设计和实验结果相符。     

双衍射光栅位移传感器原理及应用

介绍了一种双衍射光栅位移传感器,给出了其基本结构,并从多普勒效应的角度分析了其工作原理,给出了双衍射光栅产生的干涉条纹的接收方式和相应的光电信号的处理方法。该传感器与精密位移工作台组合成的表面粗糙度测量系统,对粗糙度样板进行了实测,结果表明该传感器能满足表面粗糙度测量要求。     

可调合成波长链绝对距离干涉测量

本文提出一种利用半导体激光器的波长调谐特性实现的可调合成波长链绝对距离干涉测量方法 ,针对不同的待测距离 ,可选择不同的合成波长链 ,完成对待测距离的由粗测到精测的整个过程。文中基于这种方法构建了干涉测量系统 ,该系统利用压电陶瓷调制的在一条直线上的两个双光束干涉仪 ,使待测距离被包含于一个交流信号的相位项中 ,从而使小数条纹的测量转化为相位测量 ,合成波干涉条纹的小数级次由单波长干涉信号的相位测量值计算得到。文中以外尺寸测量为例描述了实验装置 ,实验结果表明 ,在现有的测量系统和实验条件下 ,待测距离小于 5mm时的测量极限偏差优于 2 0μm。     

焦度计顶焦度测量结果的不确定度评定

<正>一、概述1.测量依据:JJG580-2005《焦度计检定规程》。2.环境条件:温度为(20±5)℃,相对湿度不大于85%。3.测量标准:顶焦度标准镜片U≤0.02m^-1(k=2)。4.被检对象:CL-300自动焦度计。5.测量原理:平行光线通过被测镜片后会产生一定的偏折,其偏折程度与被检焦度计的光阑大小及被测镜片的屈光力有关,CL-300自动焦度计可自动得出被测镜片的后顶焦度。     

基于结构光技术的高温锻件三维尺寸实时在位测量系统

针对我国高温锻件检测系统缺乏和测量方案不完善的问题,开发出基于结构光技术的锻件三维尺寸在位测量系统。该文设计结构光投影仪的光栅参数优化设计算法以及功率可调节光源系统,并配合三相机摄影设备搭建针对高温锻件三维尺寸实时在位测量系统。同时建立完整的在位检测方法流程,阐述参数标定、特征提取、对比度实时调节以及特征匹配的技术细节。实验结果证明,锻件三维尺寸摄影测量系统可适用于锻件热态测量且尺寸测量精度优于2mm,能够满足对高温锻件高精度尺寸测量的应用需。     

扭转变形测量的干涉条纹处理技术

利用光栅干涉原理进行船体扭转变形的测量。有别于传统干涉条纹的信息处理方法,提出了对条纹信息提取求船体扭转变形角的两种方法-条纹倾角法和条纹宽度法。条纹倾角法理论公式与测量坐标系中光栅的位置有关,针对光栅的所有位置关系分析,建立了条纹倾角法的统一公式;条纹宽度法理论公式与两光栅在测量坐标系中的位置无关,条纹宽度法的实验结果表明,变形误差为1.7″,证明测量原理正确,条纹处理方法精度可靠。     

基于单稳频激光的端面距离微尺寸测量方法

搭建了一种用于端面距离微尺寸测量的干涉光路,分别以频率高度稳定的532nm波长激光和波长不确定度水平相对较差的633nm波长激光作为光源进行照射以获取干涉图样。使用电荷耦合器件(CCD)传感器获取干涉图样,采用数字图像处理手段清晰化干涉图样,并利用条纹的像素距离计算干涉条纹级次差的小数部分,用多波长的小数重合法计算端面间距。通过系统的软件部分,利用数字图像处理的手段对干涉图像的质量进行优化,在较为简单的实验条件下实现精度较高的端面距离微尺寸测量。     

接触式干涉仪使用中应注意的问题

接触式干涉仪采用同一光源的两束光由于光程差而产生的另级次干涉带（即黑色干涉条纹）作为测量标线。另级次干涉带移动的距离代表了光程改变所移动的距离,该仪器的测量分度值是由干涉带的疏密程度决定的,在一固定的刻线范围内用单色光（可用滤光片产生）可见多条干涉条纹。因此。对干涉带疏密度的精确定量、干涉滤光片的波长准确与否直接影响仪器的示值准确性。     

大量程纳米级光栅干涉位移测量

针对传统光栅干涉仪中测量范围和分辨率难以同时提高的问题,提出利用单根大长度、低线数光栅实现大量程、高分辨率位移测量的方法.首先利用长度400mm,栅距10μm计量光栅的±5级衍射光生成条纹图,实现了条纹的10倍光学细分.然后提出一种基于傅里叶变换时移特性的条纹细分新方法,利用相邻两帧条纹图同一位置处相位的变化实现了高达1000倍的条纹电子细分.在此过程中,针对能量泄漏对傅里叶变换法相位提取精度的影响,提出条纹图整周期裁剪的方法,使条纹细分精度至少可达到1/1000条纹周期.仿真和实验结果表明,系统具有纳米级的分辨率和优于10nm的测量精度.     

明显增强的镧掺杂锶铁氧体的磁光克尔效应

采用陶瓷法制备了稀土La³⁺掺杂的锶铁氧体Sr_1-xLa_xFe₁₂O₁₉（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20）。系统地研究了La³⁺取代对材料结构、磁性能的影响,特别是对磁光克尔效应的影响。实验结果表明,La³⁺取代Sr²⁺能显著增强锶铁氧体的磁光克尔效应,当x=0.20时,与SrFe₁₂O₁₉相比,磁光克尔效应增加到了1%。     

红外拍频锁定型绝对距离干涉仪的研究

利用3.39μm波段双线氦氖激光器作光源实现了作者提出的拍波锁定绝对距离干涉仪新方案。在阐述绝对距离干涉计量的逐级精化理论和上述氦氖激光两级合成波测长方案的基础上,着重分析了双波长拍波锁定干涉测长原理,给出了实验原理图和部分测量结果。分析表明,拍波锁定绝对距离干涉仪的干涉条纹尾数测量精度已达5×10~(-4)。     

白光干涉测量法中蝠翼效应的模拟分析

为探索白光干涉仪在测量矩形台阶时的蝠翼效应误差,建立白光干涉虚拟测量模型.在模型中,考虑白光光源带宽和干涉物镜数值孔径以及圆孔衍射模型的影响,分析蝠翼效应与真实台阶高度、光源中心波长之间的关系.模拟结果表明当台阶高度差是λ0/4的奇数倍时会出现蝠翼效应,且越接近λ0/4的奇数倍,蝠翼效应越显著.关于对蝠翼误差的补偿,分...     

数显式万工显数显装置常见故障及处理

一、数显装置的工作原理数显装置由光栅传感器和光栅数显表组成 ,基本组成部分如图 1。光栅传感器的结构如图 2。光源 1发出的光经聚光镜 2形成平行光 ,通过主光栅 3和副光栅 4产生明暗相间的莫尔条纹 ,当主、副光栅发生相对位移时 ,莫尔条纹发生相应变化 ,光电接收器 5 (一般为硅光电池或光电三极管 )接收莫尔条纹信号 ,并将光信号转换为电信号 ,此电信号随莫尔条纹的变化而变化 ,其变化的曲线近似为正弦波 ,经滤波、放大、整形、计数、送入计算机处理 ,在数显表上给出结果 ,并可打印、记录。数显装置采用的是开启式光栅传感器 ,在图 2中 :…