基于激光准直技术的长导轨检测的数据处理系统

介绍了一种用于长导轨检测的基于光楔干涉的激光准直系统。利用氦氖激光经准直、扩束后投射到楔形光学平板上,产生的干涉条纹由光电传感器检测,送入单片机系统。采用软件细分的方法,处理干涉条纹的移动量,得到被测点相对于准直光束的偏移量。针对长距离测量中信号微弱、信噪比(SNR)低的情况,采取了一些抗干扰措施。研究并实现软件细分,采取多种必要措施,提高信噪比,优化软件系统,力求提高仪器测量精度。实验证明:采用激光干涉准直仪作准直和测量,条纹清晰,可以在车间条件下使用。     

基于光斑位置传感器的长导轨准直系统

为了检测长导轨的直线度,采用激光作为参考基准线,将2维光斑位置传感器作为光电转换器件。当固定在导轨滑块上的2维光斑位置传感器沿着导轨移动时,光斑的位置数据会通过蓝牙模块传输到终端上,输入位置信息之后,软件会自动绘制出导轨的2维直线度曲线。结果表明,计算出激光偏角带来的误差远小于1μm;通过高精度位移平台,实验验证了系统的精度可达到3.4μm;实际使用中,检测了7.2m的长导轨,取得了长导轨的直线度数据,重复精度可达5μm。这一结果对长导轨直线度测量的研究是有帮助的。     

高精度激光准直系统的研制与分析

阐述高精度激光准直系统的总体构成及特点,着重分析高斯激光束经过薄透镜的变换规律、最佳准直区域以及激光准直光学系统的设计思路.给出系统光电接收转换元件的主要技术参数、直线度误差测评软件的设计方法和用于高精度激光准直系统实现直线度误差的静态、动态测量方法和直线度误差的主要评定方法.利用开发的测评软件,对系统进行了实验测试,给出了实验结果,并对该系统的应用作了展望.     

基于电子散斑干涉技术的直线度误差测量方法

将散斑干涉与CCD图像处理技术相结合,提出了一种测量空间直线度误差的新方法,该方法利用待测工件的直线度误差使毛玻璃移动微小位移,通过散斑条纹的变化求出位移变动量。由导出的直线度误差与位移的关系,对工件的直线度误差进行了测量,测量结果为7．420μm。实验结果表明,此种方法测量精确度高,具有一定的使用价值。     

激光剪切干涉三维形貌测量

针对物体表面的三维形貌测量问题,提出了一种基于激光剪切干涉条纹的三维形貌测量方法。该方法利用激光剪切干涉原理产生密集的干涉条纹,将干涉条纹阵列照射到待测表面。利用四步相移法和解包裹算法求解被测物体表面的连续相位,进而获取曲面表面高度信息,最后建立被测物体三维形貌。本文对楔形薄片和木块进行了测试,初步实验结果证明了该方法原理的可行性。该方法可以与显微镜相配合,进一步发展可用来测量微结构3D形貌,在微测量领域具有很大的应用前景。     

基于干涉原理的高精度直线度误差测量

将空气劈尖产生的等厚干涉与CCD图像处理技术相结合,提出了一种测量连续空间直线度误差的新方法。此方法利用待测工件的直线度误差改变空气劈尖顶角,并用一元线性回归方法对CCD的像元序号与所接收到的干涉条纹光强极值序号之间线性关系进行拟合,进而确定出空气劈尖顶角大小。由导出的直线度误差与空气劈尖顶角之间的关系,用最小包容区域法对工件的直线度误差进行了评定,评定结果为8.11±0.62μm。测量结果表明,新的测量方法是可行的,而且测量系统具有精度高、应用范围广的特点,也可应用到锥角、圆度误差等其他几何量的精密测量中。     

基于高精度设备制造的导轨直线度研究

对现有各种直线度测量方法进行分析研究,针对高精度的设备导轨直线度要求,采用激光准直仪法测量精度精度和范围最广。对激光准直法测量数据进行分析研究,评估三种分析方法中在导轨直线度调整中利弊关系,提供导轨调整的指导作用,提高导轨直线精度。     

一种便携式激光多普勒测速光学系统的设计

为了将激光多普勒测速技术应用于野外流体速度测量,设计了一种基于舣光束模式的激光多普勒测速光学系统,采用光纤耦合半导体激光器作为光源,通过保偏光纤耦合器、保偏光纤准直器以及非球面透镜来实现激光的分束、准直与聚焦,形成干涉条纹,并利用接收透镜、针孔光阑以及雪崩光电二极竹检测多普勒信号光.结果表明,所设汁的光学系统的空间分辨...     

自参考平板剪切干涉技术的研究

平板剪切干涉技术是目前光学检测,测量及像质检验等领域中常用的干涉技术。现行的平板剪切干涉装置有两种形式:一是平行平板剪切干涉,另一类是楔形平板剪切干涉。前者利用无限宽条纹判定光束的准直性,精度受光束直径的限制较大;后者利用有限个条     

基于单片机改造迈氏干涉仪自动测量微小长度

为了能精确地自动测量He-Ne激光波长和透明薄膜厚度,采用单片机驱动步进电机带动迈克尔干涉仪的微调手轮转动,使光屏上产生稳定变化的干涉条纹,用光电二极管检测条纹信号光强变化,通过光电转换电路将光信号转变为电信号,输入到单片机进行处理,测量结果自动显示在液晶屏上。在一般实验环境下进行了多次实验,将实验结果与标准值进行比较得出,改造后的仪器测量微小长度速度快,误差小,精确度高。     

频率啁啾对飞秒激光脉冲干涉场的影响

对具有频率啁啾的飞秒脉冲的干涉场分布特性进行了研究。分别模拟了物光存在啁啾、参考光存在啁啾以及物光与参考光均存在啁啾3种情况下高斯飞秒脉冲的干涉图,并从干涉图中提取了载频相位。通过对提取的载频相位分析,研究了频率啁啾对干涉场的影响。结果表明,脉冲的频率啁啾将导致干涉条纹对比度的下降和条纹周期的改变。当物光和参考光仅有一束存在啁啾时,干涉场条纹的对比度整体下降,并且条纹周期发生线性改变;当物光与参考光同时具有相同的频率啁啾时,位于干涉场边缘的条纹的衬比度会严重下降,这将导致干涉场的有效记录区域减小。本文研究对于飞秒数字全息的实验控制和数字重构精度均具有重要的参考价值。     

激光淬火过程中光的干涉和衍射结构的热作用研究

为提高激光热处理的质量,国内外利用光束分割再重新复合的方法,研究成功不少光学系统.由于激光是高相干光,光的干涉及衍射结构使复合光斑的功率密度分布复杂化,严格研究热处理过程中光与材料的相互热作用变得非常困难.在文献[1]中,我们从一个简单的光学系统研究出发,从理论上证明,当光的干涉和衍射条纹的间距相较于作用光斑的尺寸而言甚小时,可以忽略这些条纹结构对金属材料热处理的影响,并可以利用几何光学所预言的激光功率密度分布来进行有关的热学计算,为使这个结论更具有一般性,本文导出便于使用的判断光的干涉及衍射结构的热影响可否忽略的表达式,同时给出实验结论.     

He─Ne激光检测视网膜功能的定标方法研究

本文提出了一种定标激光视网膜功能的新方法。将渐变光栅的暗纹和亮纹等效为具有一定对比度的矩形视标的对象（物）和背景，导出了与Ｅ字形标准视力表视力等效的激光视力的关系式和照度条件，用读数显微镜直接标定激光视力度，其临床研究表明：该二种视标视力测定结果一致性好。     

细激光束在全息照像中的应用

本文指出全息记录材料可看作一散射物体,当激光束通过它后形成散射光,对全息再现象来说,它就是散射噪声,利用细激光束很容易测量出散射噪声和记录材料中散射颗粒的大小,后者对干板的鉴别率起着决定性的作用,而鉴别率不够,将会导至全息记录的彻底失败。并报导了;如何利用细激光束的散射图象,来分析模压全息图片和全息再现像的波像差,以及在全息干涉计量中用细激光束成像从干涉条纹获取信息的方法。     

相位屏法研究湍流大气对干涉图样的影响

基于马赫-泽德光路发射的相干光为模型,利用功率谱反演法生成随机相位屏的方法模拟湍流大气,分析了相干高斯光在湍流大气中的传输过程并建立了传输模型,推导得到了接收屏上的干涉光强。数值仿真分析了湍流大气对干涉图样分布以及条纹间距和对比度等特征参数的影响。结果表明,随着湍流强度增大,干涉图样变得模糊甚至破碎,条纹间距增大,对比度下降。此研究结果对于激光主动干涉探测技术的应用具有一定参考意义。     

基于M-Z干涉的相干高斯光束远场干涉图样研究

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求,对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析,推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式,得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响,得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明,远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响;干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下,适当调节旋转角度,获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。     

激光回馈纳米级宽度干涉条纹

一般的干涉现象为“反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹”。介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法。系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度。回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹。回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹。对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm。同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变。利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别。     

温梯法生长的Nd:YAG晶体的完整性及其激光特性

对温梯法生长的Nd:YAG单晶中缺陷形成与发展规律作了系统的研究。根据缺陷形成机理,对生长工艺参数作相应修改后,明显地扩大了晶体的优质区。高掺杂、高完整性的激光棒很容易获得单横模及单纵模激光输出,但在纵方向上生长条纹引起的干涉条纹畸变则影响片状激光器的光束质量及激光阈值还有待进一步改进。     

外场目标激光散射特性测量及分析

在外场用已知半球反射率的靶板作为标准靶板,反演测定目标靶板激光雷达散射截面和半球反射率。由于受到随机变化的大气衰减和激光器输出能量等因素的影响,靶板角分布曲线与朗伯余弦曲线会有一定偏差,因此,采用双光路测量法来确定各个测量时刻的大气衰减系数和激光器输出能量,然后,再与半球反射率已知的标准靶板比较,计算得到目标靶板的激光雷达散射截面。实验测得的目标靶板反射率为24.9%,与实际标定值25.3%的相对误差为1.6%,满足10%的外场精度要求。通过实验测量的结果分析表明利用双光路方法对目标靶板与标准靶板进行测量,较好地消除了各个时刻的大气衰减和激光器照射能量对测量结果的影响。