二维光学自准直微角度传感器

为实现表面微形貌测量以及精密平台的定位测量,设计了一种结构简单的小体积二维微角度传感器。该微角度传感器基于激光自准直原理,主要由作为光源的激光二极管、自准直光路和作为位置探测器的四象限光电二极管组成。分析计算发现,角度传感器的灵敏度与光路中物镜的焦距无关,因此选用了焦距较短的物镜,以实现小体积、高灵敏度的目的。四象限光电二极管具有二维位置探测能力,利用其作为光电转换装置,微角度传感器可以同时探测两轴角度变化值。实验结果表明,微角度传感器的体积可达到25×20×13 mm3,角度测量范围±1 200 arcsec,分辨率为0.1 arcsec。实验中利用激光自准直仪进行对照,有效验证了这种新型二维光学自准直微角度传感器的可行性。     

红外光谱仪中光学二维角度调整机构的结构设计

设计了一种在红外光谱仪中使用的光学二维角度调整机构,并根据红外光谱仪的功能要求及技术指标为该调整结构的机械结构设计提供理论依据。本文中设计的光学二维角度调整机构通过关节轴承来实现光学镜片在竖直和水平方向的二维偏转。并考虑到红外光谱仪的设计要求,设计了一种采用包紧方式的锁紧机构。最后,将该光学调整机构置于红外光谱仪系统中试验,并记录试验结果。分析研究表明,该调整机构在要求的使用条件下可以正常工作。     

DVD光学头性能参数测试与评价仪的设计研究

文中阐述了研制DVD光学头性能参数测试与评价仪的意义，总体构成和各组成模块的功能，并从参数分类，软硬件体系结构设计，评价体系建立等方面作了进一步的说明。     

基于MEMS三维角度测量系统

角度的测量在各种测控系统中的十分重要,应用广泛,针对角度的测量方法与设备较多,原理各异,但最终的目标都是能够以低成本、高稳定性、高精度的要求实现角度的测量。以艾特梅尔公司生产的AVR系列单片机为控制核心,搭配三轴加速度计ADXL345芯片和液晶LCD1604等器件构成的三维角度测量系统,该系统能稳定的测量显示物体的三维角度值,具有体积小、精度高、性能稳定、使用方便等优点。     

大口径光学二维角度调整机构的支承优化设计

设计了"三顶三拉"的大口径光学二维角度调整机构,并探讨支承分布方式对基于三点支承调平机构的调整性能、抗倾覆能力和抗变形能力的影响,为机构设计提供了理论依据。分别建立了调平机构的几何模型、力学模型和优化模型。推导了支承调整量对平板二维倾角的贡献值,通过比较证明支承呈对称分布的调平机构更易达到快速调平的目的。介绍一种抗倾覆几何测度的概念,从中给出支承呈任意三角形分布的调平机构抗倾覆几何测度公式,并给出了对称分布调平机构的抗倾覆几何测度解析解。通过ANSYS优化模块对前内环的支承位置进行优化,得到最优的支承跨距。     

使用二维视觉测头实现三维测量的方法研究

提出了探针扫描和深度聚焦的两种方法,实现了使用二维视觉测头对Z向的测量。两种方法均基于自动聚焦原理。对采集到的图像去噪和聚焦曲线平滑后,使用峰值附近点进行高斯函数拟合,寻找准焦点。根据得到的XYZ向的数据实现三维重构。与接触式测量相比,本文方法Z向测量的最大偏差不到6μm。     

四象限光电探测器用于二维小角度测量的研究

介绍了利用高灵敏度四象限硅光电管作为探测器的二维小角度测量系统,详细分析了其测试原理及实验装置.测试系统利用半导体激光器做光源,采用了偏振分光器件,结构小巧,能量利用率高,具有较高的测量精度.为小角度测试技术的研究提出了一种新的方法.     

降维测量微小位移的方法

论述了降维测量微小位移的原理,基于该原理,建立了微小位移降维测量系统,实现了用一线阵CCD接收器同时测量两维位移量这一测量方法,介绍了降维测量系统的组成、实现方法和检测结果。     

基于数字图像处理的二维温度场测量

研究了CCD摄像机进行二维温度场测量问题。分析了彩色CCD摄像机测量机理,推导和分析了相应的三色温度测量模型。由于测量模型的复杂性和非线性,因此利用BP神经网络在函数逼近方面的特性,提出了一种用BP神经网络计算二维温度场方法。试验表明这种方法是可行的、并有较高测量精度,具有工业应用前景。     

二维频域光学相干层析系统研究

针对时域光学相干层析成像系统的成像速度较慢的问题,采用VC++与Matlab混合编程技术开发了二维频域光学相干层析成像系统,实现了对被测样品进行内部快速成像;搭建二维频域光学相干层析成像系统代替一维频域光学相干层析成像系统;利用计算机驱动面阵CCD相机对干涉信号进行采集得到干涉信号;采用计算机驱动NI卡对压电陶瓷(PZT)移相器进行相移控制以达到频域光学相干层析成像系统对移相的需求,利用计算机驱动线性电动移动平台实现检测样品进行横向扫描以达到对样品进行三维成像。研究结果表明,该系统集成度高,开发的软件功能齐全、界面友好、便于维护和升级;该二维系统相比一维光学相干层析成像系统而言减少了一维的扫描采集次数,大大提高了成像速度。     

应用动态调制与干涉条纹形状测量二维角度

采用四象限探测器接收干涉条纹进行位移测量时,干涉条纹的形状会影响各探测器之间的相位差。本文在建立干涉条纹形状与干涉夹角关系模型的基础上,提出了应用四象限探测器识别干涉条纹形状的方法。通过干涉条纹光强面积分运算方法,推导了干涉条纹形状参数与探测器信号相位差之间的理论公式,并给出了相位差与干涉夹角之间的关系。利用PZT匀速驱动参考镜的方法实现了干涉条纹的动态调制,提高了信号相位差的识别精度。通过椭圆拟合技术实现了相位差在(0,π)的高精度识别,并结合特定的正余弦累积运算实现了(-π,π)相位差的识别,从而完成了偏转角度方向的测量。相对传统CCD条纹形状识别方法,该方法扩大了角度测量范围,且更适合动态测量。与高精度自准直仪进行的比对实验表明,该方法在±300″的测量精度为3″。     

用于DVD光学头的三焦点单片物镜设计

为了兼容CD、DVD、HD-DVD3种盘片．设计了适用于780、650、405nm^3个波长的二元衍射面和非球面相结合的单片物镜,3个波长对应的物镜数值孔径分别为0．45、0．60和0．65。介绍了单物镜实现三焦点原理;论述了二元衍射面和非球面的设计理论和结构参数,即二元衍射面刻环区域被分割成两个同心环形区域,根据谐衍射原理,每个区域对不同的波长设定不同的衍射级次;最后,根据光学头物镜的性能评价参数,应用ZEMAX软件进行理论模拟和公差分析。结果表明,所设计的物镜波像、波前均方差分别〈0．07λ和0．035λ,空间截止频率〉1200cycle／mm,曲率半径和厚度公差为300nm,能满足实际应用的技术要求。     

面向光学装调微小距离测量的系统设计

光学仪器能否精准装调对其最终呈现的成像质量及性能有着重要影响。针对光学相机装校的修切量检测,提出了一种用于微小距离测量的光路方案并设计了一款物像等距的有限远共轭光学系统,其放大倍率为1×,数值孔径为0.09,视场为0.5°。根据实际应用需要,制定合理的光学指标,利用光学设计软件Zemax进行系统的设计与优化。结果表明,有限远共轭光学系统各视场在160 lp/mm处的调制传递函数均接近衍射极限,且都大于0.3,各视场的均方根半径小于艾里斑半径,满足光学指标设计要求。搭建实验平台,对装配星敏感镜头和CCD相机的修切圈进行测量,实验结果符合设计要求。     

基于公共光学基准的大尺寸空间角度测量关键技术

提出了基于公共光学基准的大尺寸空间的角度测量方法。通过在数米至十几米的大尺寸空间内建立公共光学基准,结合视觉测量和计算机图像处理技术,借助测量公共方向基准与各个几何元素之间的夹角,可简便地实现对大尺寸空间的异面几何元素之间夹角的测量。分析了建立公共光学基准的方法。按照所提出的测量方法,对相距7m的两条异面直线的空间夹角成功地进行了现场测量。     

基于虚拟仪器的微小型二维液压泵测试系统的开发

微小型液压元件是航空航天、机器人等高端装备中的关键零部件,其研制与开发是目前流体传动与控制领域的重点研究方向之一。为检测新型微小型二维液压泵的性能指标,以微小型二维活塞泵作为测试对象,采用并行式能量回收和多机同步测试方法,设计了基于LabVIEW平台的微小型二维液压泵的性能试验系统。该测试系统以数据采集卡作为信号中端,进行高精度数据采集和控制信号输出;引入模块化设计方法,可缩短测试软件开发周期,方便扩展功能;实现实时监控及测试参数远程调节,可完成排量验证、效率和密封检查等各项性能试验,并且具备自动生成特性曲线,试验完成后保存试验数据和图表信息,制作试验报告等功能。     

基于浮力的二维轮廓测量及其重构算法研究

提出一种基于液体浮力的适于二维轮廓测量的计算模型和测量方法,阐述了该方法的测量原理与重构算法,由阿基米德定律,利用电子天平逐层测算被测实体浸入液面不同深度时所受浮力,通过计算相应片层的质量、重心等信息,得到能表征被测实体二维轮廓的二进制图像,仿真计算结果证明该方法是有效和可行的。     

曲面形状测量中二维激光测量头的设计

详细阐述了二维光学测量的原理,指出了传统单三角测量中像点位移和表面起伏的关系的不准确性,推导了光学测量头各器件之间的精确关系,给出了测量范围和像点的关系,最后根据设计实例说明测量装置调节的可能性和调节方法     

二维磁性材料非线性光学研究获重要进展

<正>复旦大学物理系吴施伟课题组与华盛顿大学许晓栋课题组合作,在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应,成功揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。据介绍,研究团队在实验中探测的反铁磁材料仅有两个原胞层厚度(厚度在2纳米以下),在此条件下,中子散射等测量手段很难奏效。针对这一问题,团队基于多年在二维材料非线性光学研究领域的积累,运用了光学二次谐波这一方法来探测二维磁性材料的磁结构     

基于PSD的微小倾角测量系统的研究

介绍了一种新型的微小倾角光学测量系统。该系统结合半导体位置探测器件PSD（Position Sensitive Detection）和LM3824以及Intel 80C51单片机．首先把PSD测量的倾角转换为电流，再用精密电流检测器件LM3824将其变换为PWM信号．最后通过Intel 80C51对PWM信号占空比的采样计算电流．从而完成对倾角的精密测量。     

光学平直仪的调整方法及角度测量

光学平直仪(以下简称平直仪)是根据自准直光管原理制成的光学量仪,它广泛用于测量零件的直线度、平面度、垂直度误差,也可用于小角度测量。本文主要介绍平直仪远距离测量时的调整方法及角度测量方法。