一种宽量程光外差干涉信号的处理方法

根据相位测量与整数周期相位计数相结合的思想,给出了一种宽量程光外差干涉信号的处理方法,该方法在保持不降低高的测量分辨率的前提下,扩展测量范围,并可用于动态测量.     

基于外差干涉技术测量液体费尔德常数的实验研究

为了准确测量液体的费尔德常数,设计搭建了一套外差干涉实验系统,主要包括Mach-Zehnder干涉光路、声光调制器(AOM)及锁相放大器。葡萄糖溶液测量结果显示,其费尔德常数随其浓度的增加而有变化的趋势。此外,加正与负磁场所测得的费尔德常数并不相等,其原因是加正磁场造成葡萄糖分子的形变与加负磁场所造成葡萄糖分子的形变不同,形变大其费尔德常数也就越大。蔗糖溶液测量结果发现,在加正与负磁场时所得的费尔德常数没有明显变化,其原因是蔗糖水解时产生了右旋葡萄糖和左旋果糖,使得形变效应相互抵消。     

适用于工业现场的小型化双波长激光外差干涉仪

适用于工业现场的小型化双波长激光外差干涉仪李彬，梁晋文（东南大学机械系南京２１００１８）（清华大学精仪系北京１０００８４）０引言多波长激光干涉测量利用合成波长概念，可以在降低或不降低测量灵敏度的前提下，延长干涉测量的非多值区间（ｕｎａｍｂｉｇｕｏｕｓ...     

用于纳米测量的扫描X射线干涉技术

介绍扫描Ｘ射线干涉仪在当前纳米测量技术中的重要意义,阐述了该技术的基本原理,全面介绍了国外在该领域的研究现状,并对影响纳米测量的扫描Ｘ射线干涉技术的主要因素进行了分析。     

基于纳米定位的压电陶瓷执行器控制方法的研究进展

压电陶瓷执行器在较高电场的作用下将产生严重的非线性，迟滞和蠕变，从而大大降低了它的定位精度。从控制方式，驱动方式和控制算法上，分析，总结了国内外关于纳米定位中压电陶瓷执行器的各种控制方法，进而提出：压电陶瓷执行器在静态或对频响要求不高的场合下，应采用电压驱动，电容传感器反馈并同优良控制算法相结合的控制方法；而在对频响要求较高的场合下，应采用电荷驱动、电容传感器反馈并同优良控制算法相结合的控制方法。     

基于多频外差原理的三维测量技术

提出了一种基于外差原理的三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和双目立体视觉3部分组成。相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,同时保持相移法原有的相位求解精度;然后根据相位展开后的相位图,使用双目立体视觉原理自动完成左、右对应点的立体匹配和被测物体的点云重构。利用基于多频外差原理的三维测量技术建立了一套三维测量系统,该系统由2个CCD摄像机和1个DLP投影仪组成。利用上述系统对人脸模型进行测量试验,测量结果表明该系统能够完成复杂自由曲面的测量,测量数据完整可靠。     

共光路外差干涉仪中激光束角漂移的影响

共光路外差干涉仪中激光束角漂移的影响＊李鹏生于瀛洁张琢于英满（哈尔滨工业大学哈尔滨１５０００１）０引言双频激光共光路外差干涉仪测量表面微细形貌原理如图１所示［１］,光路１和光路２的干涉信号的光强由光电元件接收。通过分析计算［２］,可得如下关系式：１．...     

声光式外差干涉仪的光路设计与分析

制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位,利用声光调制法实现外差干涉能产生较高的频差可以实现高速测量.文中对声光式外差干涉仪的光路设计进行了分析,提出了空间分离一级衍射光和零级衍射光的一种方案,并且对光拍频的接收,光路的调整进行了分析,实验结果证明该实验系统可以用于外差干涉测量.     

宽谱段空间外差干涉光谱仪

研究了基于中阶梯光栅多级衍射特性实现谱段展宽的宽谱段空间外差干涉光谱仪的基础理论和系统设计方法。阐述了宽谱段空间外差干涉光谱仪的特点,分析了仪器性能指标(光谱分辨率、光谱范围、视场、信噪比、衍射级次等)与初始光学和电子学参数(光栅、视场棱镜、成像系统、探测器等)之间的理论关系。然后,设计并搭建了宽谱段空间外差干涉光谱仪实验平台,该系统的理论光谱分辨率为0.173cm-1@16 950cm-1,光谱区为500~700nm。最后,给出了激光(543.5nm、632.8nm)、Na灯(589nm、589.6nm)、Hg灯(576.96nm、579.07nm)光源的宽谱段实验结果,其复原光谱的平均波数采样间隔为0.17cm-1;光谱复原过程中采用三角切趾函数,平均光谱分辨率为0.39cm-1。实验结果与理论设计符合良好,且复原谱各级次之间的对应关系与光栅方程确定的理论关系完全符合。     

Large dynamic range nanopositioning using iterative learning control

This paper presents the control system design and tracking performance for a large range single-axis nanopositioning system that is based on a moving magnet actuator and a flexure bearing. While the physical system is designed to be free of friction and backlash, the nonlinearities in the electromagnetic actuator as well as the harmonic distortion in the drive amplifier degrade the tracking performance for dynamic commands. It is shown that linear feedback and feedforward proves to be inadequate to overcome these nonlinearities. This is due to the low open-loop bandwidth of the physical system, which limits the achievable closed-loop bandwidth given actuator saturation concerns. For periodic commands, like those used in scanning applications, the component of the tracking error due to the system nonlinearities exhibits a deterministic pattern and repeats every period. Therefore, a phase lead type iterative learning controller (ILC) is designed and implemented in conjunction with linear feedback and feedforward to reduce this periodic tracking error by more than two orders of magnitude. Experimental results demonstrate the effectiveness of ILC in achieving 10 nm RMS tracking error over 8 mm motion range in response to a 2 Hz band-limited triangular command. This corresponds to a dynamic range of more than 10⁵ for speeds up to 32 mm/s, one of the highest reported in the literature so far, for a cost-effective desktop-sized single-axis motion system.     

High-bandwidth nanopositioning via active control of system resonance

Frontiers of Mechanical Engineering - Typically, the achievable positioning bandwidth for piezo-actuated nanopositioners is severely limited by the first, lightly-damped resonance. To overcome this...     

基于多频外差相移结构光的三维测量系统

基于相位投影和双目视觉的三维光学测量系统已经广泛应用于各领域。系统通过平板标定技术得到摄像机的内参和外参;针对格雷码与相移结合技术在测量物体边缘位置解相位误差大的问题,采用多频外差原理的测量方式,使用拟合负指数求解像素点的绝对相位,使用对极几何进行亚像素立体匹配。实验证明:该系统可以完成复杂面型测量并且获得高精度点云数据,测量标准偏差为0.03 mm。     

超精密外差利特罗式光栅干涉仪位移测量系统

开展了扫描干涉光刻机工作台超精密位移测量的实验研究,以提高扫描干涉光刻机的环境鲁棒性。针对扫描干涉光刻机工作台位移测量精度,提出了新型高环境鲁棒性外差利特罗式光栅干涉仪测量系统。介绍了系统测量原理,设计了测量系统,提出了基于Elden公式的系统死程误差建模方法。设计制造了尺寸仅为48mm×48mm×18mm的光栅干涉仪。基于误差模型计算了死程误差,计算结果表明:对于1.52mm死程的光栅干涉仪,宽松的环境波动指标(温度波动为0.01℃、压力梯度为±7.5Pa、相对湿度波动为1.5%、CO2含量波动为±50×10-6)仅引起±0.05nm的死程误差。最后,设计了基于商用双频激光平面镜干涉仪的测量比对系统,开展了光栅干涉仪原理验证实验和测并量稳定性实验。原理验证实验表明:光栅干涉仪原理正确且系统分辨率达0.41nm。测量稳定性实验表明:常规实验室环境下,环境波动引起的死程误差为7.59nm(3σ)@0.9Hz1~10Hz,优于同等环境条件下平面镜干涉仪的31.11nm(3σ)@0.9Hz1~10Hz。实验结果显示系统具有很高的环境鲁棒性。     

Image formation in scanned heterodyne microscope systems

Several new scanning microscopic techniques have recently been developed which rely on modulation of the optical beam to enhance the imaging performance. These systems have the common feature that the image is formed by detection or demodulation of an a.c. signal. Techniques have been developed which are sensitive to both intensity and phase information in the sample. We refer to such microscopes as heterodyne imaging systems (and by analogy single-frequency microscopes, operating at d.c. only, are referred to as homodyne) although as we will point out this term is only strictly applicable to the interferometric-based methods. Although the theory for the conventional homodyne scanning optical microscope is well developed there has been no systematic study of heterodyne microscopic techniques, which is the purpose of this paper. Several techniques are discussed and compared and the different ways of extracting amplitude and phase information are considered in detail with reference to experimental systems which have been demonstrated to have good imaging performance.     

一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析

研究开发了一种采用柔性铰链导向的二维光学调整微定位工作台,建立了工作台的简化模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿x、y方向刚度及前二阶固有频率解析式。进行了微定位工作台固有频率及沿x、y方向刚度的试验测试,并结合解析方法和有限元方法对微定位工作台设计刚度及动力特性进行分析验证。有限元分析表明:当工作台的直角平板柔性铰链长度较小而铰链宽度较大时,其刚度、频率及驱动力较高,铰链根部应力集中也较严重。通过改变柔性铰链的特征参数,可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出了一种优选微定位工作台柔性铰链参数的简易方法。