基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究

研制了一种基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统装置,对无机样品进行微区拉曼光谱探测。传统显微共焦拉曼光谱技术没有强调系统的定焦能力,而所研制的光学系统装置利用差动共焦曲线过零点与焦点位置精确对应的特性,采用反馈控制技术,具有长时间定焦功能。在微区拉曼散射信号收集时,采用多模光纤空间耦合技术,以光纤代替传统物理探测针孔,提高了环境抗干扰能力,优化了系统结构和装调性能。实验结果表明:该装置具有较高稳定性,可有效探测单壁碳纳米管在1 581. 510 cm^-1,2 708. 065 cm^-1特征峰处的拉曼频移及纯物质硫在153. 113 cm^-1,219. 917 cm^-1,473. 322 cm^-1特征峰处的拉曼频移并且实现碳管的单线检测,满足了光谱探测系统装置设计需求。     

激光干涉共焦显微镜

光学共焦显微镜现己广泛地应用于微机械、生物样品、材料及微电子器件的三维测量,但经典的光学共焦显微镜由于原理性限制,其分辨率与精确度远低于接触式传感器。现结合双频激光干涉仪和共焦显微镜的优点,使激光干涉共焦显微镜不仅横向分辨率高,而且使纵向分辨率达到0．1nm,扩展不确定度U95=13．4nm,使之能测量纳米量级形位变化,而且测量值直接溯源至激光波长。     

共路激光干涉测量系统的研究

激光干涉测量系统在精密测量领域占有重要地位,它对温度变化、大气变化、激光波长变化、机械安装误差和外界振动等比较敏感,影响系统的测量精度和稳定性。针对此情况,该文提出一种新型的激光干涉光路,两光臂呈完全共路结构,使干涉条纹信号具有极强的抗干扰能力;对光路进行抗干扰分析和理论推导;构建位移测量系统,进行系统测试实验和误差分析。实验表明,本系统测量分辨力0.72nm,合成标准不确定度5．2nm（k=2）,运行速度0．56mm／s,量程0．01mm。     

数字微镜器件用于并行共焦显微探测的研究

数字微镜器件(DMD)可以对反射后的光线进行分束,再经过透镜聚光后,能够形成点光源阵列,其中点的大小,间距都可以很方便地控制.相较于传统的微光学器件,DMD具有不可比拟的柔性,而且成本很低.利用DMD构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测,实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路,对比了周期不等的点光源阵列后,得到了在同时满足DMD和CCD的像素要求的前提下,阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论.     

共光路三自由度激光测量系统

基于迈克尔逊干涉原理和激光自准直原理,采用共光路布局,研制了能对运动工作台同时进行一维位移和二维角度测量的三自由度激光测量系统。在位移测量中,采用光程差放大技术,并结合偏振干涉技术和信号差分处理,得到高质量的位移输出信号和高分辨力的位移测量结果。在角度测量中,运动工作台的偏摆和俯仰运动会引起固定在工作台上的反射镜位置变化。入射光被反射镜反射,并被四象限探测器探测,根据四象限探测器上的光斑位置变化,获得偏摆角和俯仰角的变化值。对研制的系统进行稳定性和分辨力测试,同时与英国雷尼绍XL-80激光干涉仪进行比对实验。实验结果表明：测量系统的位移分辨力为0.8 nm,角度分辨力为0.2″;在50 mm的测量范围内,与雷尼绍XL-80激光干涉仪测量值相比,系统的位移最大偏差小于100 nm,偏摆角最大偏差为0.5″,俯仰角最大偏差为0.4″。     

基于共光路方式的光程倍增测量方法研究

针对大长度标准装置在测量过程中占地面积大、建设难度高等问题,研究一种基于共光路方式的光程倍增测量方法,通过将光路折叠,将大空间的室内长距离测量缩短至小空间内的短距离测量。实验模拟激光干涉仪在共光路方式中的检测过程,验证测量方法的可行性,实现光程的成倍增长,测量空间成倍缩短,该方法可广泛应用于激光测距类仪器的检测。     

剪切电子散斑干涉术中消偏振效应的研究

就散射光的偏振性对剪切电子散斑干涉术中的影响进行了研究，文中给出了理论分析及实验结果，得出了消偏振效应不改变计量条纹调制度，但降低光能利用率的结论。     

基于二元衍射的光谱共焦显微位移测量

为实现高精度、高轴向分辨率的光谱共焦显微位移测量,提出一种将二元衍射透镜引入测量系统的方法。该方法中二元衍射透镜相比于传统折射透镜色散线性度更好,且在消色差的同时减小单色像差特别是对测量影响较大的轴上球差的影响。在数据处理上采用中值滤波减小随机噪声对谱峰定位造成的影响,质心法和多项式拟合的方法分别减小峰值波长提取和标定曲线拟合的误差。实验选用白光光源,采用50×物镜和100×物镜分别和二元衍射透镜组合搭建系统,通过PI纳米位移台对系统进行标定和测量。实验结果表明,100×物镜系统测量精度更高,测得该系统在432～807 nm的波长范围内,测量范围为40μm,系统的平均测量精度可达0.046 2μm,轴向分辨率优于0.2μm,符合微小间距测量的要求。     

基于光谱共焦的在线集成表面粗糙度测量方法

为了提高加工检测效率,实现尺寸形位公差与微观轮廓的同平台测量,提出一种基于光谱共焦位移传感器在现场坐标测量平台上集成表面粗糙度测量的方法.搭建实验测量系统且在LabVIEW平台上开发系统的硬件通讯控制模块,并配套了高斯轮廓滤波处理及表面粗糙度的评价环境,建立了非接触的表面粗糙度测量能力.对标准台阶、表面粗糙度标准样块和...     

超声位移的激光共焦法—珀干涉测量

：本文着重介绍了用共焦法布里－珀罗干涉仪探测固体表面超声位移的原理、干涉仪工作点的控制和探测超声位移的实验结果。     

白光干涉法偏振耦合测试及数据采样分析

基于白光干涉原理,通过麦克尔逊干涉仪的光程补偿作用,检测保偏光纤空间分布寄生偏振耦 合强度和耦合点位置。经数据采样时域理论分析知:扫描步长增大时,耦合强度检测误差和耦合点位置判断误差呈线性增大。扫描步长小于500nm时,强度误差小于5%,位置误差在11mm之内。     

气溶胶光热干涉测量系统激发参数研究

气溶胶吸收直接影响光在大气中的传播造成光的衰减。本文采用折返式Jamin偏振干涉结构建立了气溶胶光热干涉实验系统,提出并实验研究了在激光照射(加热)和降温两个阶段分别测量吸收系数的方法,确定了两种方法测量气溶胶吸收系数的激发激光功率,为进一步开展气溶胶吸收系数的实验研究提供了参数支持。     

脉冲啁啾对干涉相关测宽的影响及其消除方法

本文深入讨论了脉冲啁啾的非线性起源及其对干涉相关测宽(等值宽度和条纹计数)法的影响。提出根据干涉相关曲线下包络最大值位置适当降低等值宽度位置和用计算机平均处理干涉相关信息的技术以消除啁啾的影响。     

High Temperature Gratings for the Moiré and Moiré Interferometry Methods and their Application to Deformation Measurement - A Review

Abstract: This paper gives a general review of the production of high temperature gratings and their application to deformation measurement. The fabrication techniques for gratings and deformation measurement methods using the gratings are discussed. The review is confined to in-plane moiré and moiré interferometry methods. Some typical applications in high temperature deformation measurement are briefly discussed.     

基于虚拟仪器的金属材料极化阻力测试系统

本文将虚拟仪器技术引入腐蚀电化学测试,利用笔记本电脑、恒电位仪、数据采集卡及LabVIEW鳊程建立了一个基于恒电位方波的金属腐蚀体系极化阻力测试系统,该系统具有简单、快速和便携的优点,适合现场测试,可以迅速得到极化阻力Rp值和腐蚀速率。     

正交双频光栅CCD系统剪切干涉测量二维温度场

以半导体激光器为光源，利用正交双频光栅（ＯＤＦＧ）ＣＣＤ系统剪切干涉对带平板边界的半圆柱体热源的二维温度场进行实时诊断，分析剪切干涉图时，用柱函数系作为拟合基底，给出二维自然对流温度场的定量分布。     

双弯管法测量气固两相流质量流量的研究

提出了一种基于弯管单相流测量原理的气固两相流固相质量流量的测量方法——双弯管法，它无需知道被测物体的密度而直接得出两相流中固相质量流量。基于双弯管法测量原理，设计了一套实验系统，给出了测量数据、计算公式，实验证明了此测量方法的可行性。     

一种使用矢量网络分析仪的阻抗测量改进方法

基于反射法理论提出了一种使用矢量网络分析仪测量集总参数元件阻抗的方法,引入阻抗匹配电路,拓宽了矢量网络分析仪的阻抗测量范围.通过对匹配电路二端口网络模型中参量A的分析,给出相应的被测元件的阻抗计算式,消除了夹具对测量结果的影响.采用矢量网络分析仪直接测量法和该阻抗测量法分别测量了5种不同阻值的金属膜电阻,结果表明,该阻抗测量方法的测量精度高于矢量网络分析仪直接测量的精度,可在30 kHz～100 MHz频率范围内实现几欧至千欧阻抗的精确测量.     

数字相关方法在S195型柴油机气缸内径测量中的应用

提出一种新的非接触式、在线、高精度的测量方法,用来测量柴油机气缸内径。对数字相关方法在测量应用中所涉及到的测量原理、相关函数等进行了分析研究,得到这种测试系统在测量气缸内径的测量准确度理论值一般可达±1μm,在实用中能满足检测S195型柴油机气缸内径在线测量±4μm的精度要求。     

微/纳结构三维形貌高精度测试系统

为实现微/纳结构三维形貌的高精度测量,提出利用显微干涉技术和偏振技术相结合的方法来研制微/纳结构三维形貌亚纳米级精度测试系统.首先,利用五步相移干涉技术采集5幅带有n/2相移增量的干涉条纹图.然后,通过Hadharan五步相移算法得到包裹相位图.最后,利用分割线相位去包裹算法和相位高度关系转换得到微/纳结构三维形貌.在测试过程中通过偏振片产生强度可调的线偏振光,再由1/2波片改变偏振光在分光镜中的分光比,补偿参考镜与试件的反射性能差异,可得到亮度适中且对比度高的干涉条纹图,从而有利于实现微/纳结构三维形貌的高精度测量.系统的轮廓算术平均偏差R_a的重复测量精度可迭0.06 nm,最大示值误差不到±1%,示值变动性不到0.5%.通过对标准多刻线样板、硅微麦克风膜和硅微陀螺仪折叠梁的三维形貌测量验证了系统的有效性和实用性.