光栅测量技术在分步重复精缩机上的应用

前言利用光栅测量技术进行机械位移测量,在国内外早已获得了广泛的应用。近年来,由于激光干涉超精度伺服刻线机的出现,使光栅刻线精度产生了飞跃,又因莫尔条纹细分技术的迅速发展,使得莫尔条纹测量法和激光干涉测量法达到了互相媲美的程度。从某种意义上讲,莫尔条纹测量     

双波长同步干涉检测中基于莫尔条纹加乘变换的合成波长载频交叠干涉术

双波长同步干涉测量(ＳＤＷＩ)能够以更高的效率扩展传统单波长干涉测量的测量范围, 但是难以直接从双波长同步干涉测量中生成的加性莫尔条纹包络线中解耦提取所需波长较长的拍频合成波长(λｓ )信息? 本文提出了一种从加性莫尔条纹图中提取相位分布信息的合成波长载频交叠干涉术。通过莫尔条纹加乘转换,在得到乘性莫尔条纹图中,合成波长的干涉信息以叠加形式独立于其他波长的干涉信息。随后,从 ４ 帧乘性莫尔条纹图的频谱滤波提取出相移为 π/ ２ 的合成波长移相干涉图。最 后,对提取的 ４ 帧合成波长移相干涉图进行重新排列合成单一时空条纹图(ＳＴＦ)。 通过将时域相移转换为空域载频,利用频谱 滤波和傅里叶逆变换提取出合成波长的测试相位。与传统的双波长空域傅里叶变换解调理论相比,本论文方法在不消除背景分 量的情况下,所需空域线性载频仅为前者的 ０.１２７ 倍左右。 仿真和实验结果验证了本文方法的可行性和适用性。     

宽度与取向变化的干涉条纹计数技术研究

干涉计量以它的高精度在生产实践中越来越被人们所重视。而所遇到的问题之一是干涉条纹(或莫尔条纹)的宽度和取向不一致,即有随机变化。例如平板玻璃厚度检测的干涉条纹就是如此。这使传统的电子学频率     

基于CCD的莫尔条纹图像频域处理研究

面阵CCD采集双光栅干涉产生的莫尔条纹二维图像,进行扭转角测量.采集不同宽度的莫尔条纹图像,分别在频域进行快速傅立叶变换,对比分析频域图像,得到实际莫尔条纹图像的有效频率信息.分析滤波器的选择原则,选用陷波低通滤波器,去除频域图像中噪声,获得莫尔条纹有效信息.实验结果表明,莫尔条纹的频域处理远高于空域处理的精度,使扭转角测量精度达到1.2″.     

单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术

结合莫尔条纹、傅里叶变换和数字相移技术实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位计算和波面重建.首先,用计算机生成与被处理干涉条纹频率相近的数字相移条纹图,与实际干涉条纹图叠加得到相移莫尔条纹图;然后,利用傅里叶变换、双频滤波、傅里叶反变换和相移技术得到干涉条纹图的相位数据;最后利用波面拟合技术重构原干涉条纹图对应的波面形状.研究结果表明,该技术不仅消除了干涉仪硬件相移产生的非线性误差和滤波时的频谱移中误差,高精度获得了单幅干涉条纹图对应的波前,而且简化了系统的机械结构.同时,对环境的要求明显降低,特别适用于生产现场的检测.     

光学条纹的微机图象处理

在光学计量学中,光学条纹是各种光学系统信息输出的一种重要形式。最常见的有干涉花样、莫尔条纹等。对这些条纹状的图象进行加工处理和识别就能提取出所需要的物理参量信息。近几十年来,随着数字图象处理设备的不断完善,人们逐步将数字图象     

基于模板匹配的莫尔条纹倾角计算

提出了一种基于模板匹配的亚像素处理方法,可以精确计算出在大口径长焦距测量过程中出现的莫尔条纹的角度。基于泰伯效应和莫尔条纹干涉的长焦距测量方法是一种高精度的焦距测量方法。理论分析表明:这种测量方法的精度很大程度上依赖于莫尔条纹角度的精度。之前是通过迭代算法在亚像素域中寻找莫尔条纹频谱的最大值点来计算莫尔条纹的角度。然而实验过程中得到的莫尔条纹往往会出现不同程度的弯曲和畸形,这会大大影响这种方法的测量精度。从改进测算角度算法这个角度出发,针对傅里叶变换后的频谱图,基于模板匹配的思想,对各种莫尔条纹进行二维正态分布拟合,找出频谱点精确坐标,从而精确测量莫尔条纹角度。理论分析和软件仿真表明:这种方法具有高精度、高稳定等优点,能有效提高长焦距的测量精度。     

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。     

10.6微米激光锗反射镜的损坏

横向激励大气压CO2激光器的锗输出反射镜的损坏呈现10.6微米激光波长的周期性。提出了散射辐射与腔辐射干涉的机理。干涉机理由激光腔外进行的实验所证实。在不是垂直方向的一些角度上辐照薄膜时得到周期损坏,这时条纹间距发生变化。     

莫尔条纹同向法测量透镜焦距

本文利用干涉条纹和Rochi光栅形成的莫尔条纹在离透镜2倍焦距方向不变的原理测量凸透镜焦距。该法精度高,操作极其简单。     

传像束制造工艺的探讨

本文运用光的干涉、衍射原理对层叠法制造传像束中的叠片工艺进行分析，阐述了莫尔条纹在像束叠片中产生、变化的过程。通过对吵质量与莫尔条纹关系的论述，为实际工作提供了理论指导。     

利用单模光纤实现干涉条纹实时控制

本文利用单模光纤输出端的微小位移实现了全息干涉条纹的实时控制。解决了利用全息干涉测量法测量物体变化时,由于刚体变形过大使全息干涉条纹判读困难等问题。     

激光多普勒流速仪的干涉条纹理论分析及测量

激光多普勒流速仪(LDV)具有准确度高、非接触测量、动态响应快等优点,在流速测量中得到了广泛应用。条纹的非一致性是影响激光多普勒流速仪测量精度的重要因素,因此精确获知测量体中干涉条纹间距及梯度分布情况,是激光多普勒流速仪准确测量流速的前提。对激光多普勒流速仪测量体中的干涉条纹间距及梯度分布进行了理论分析,揭示了高斯光束固有传播特性与其测量体中干涉条纹分布之间的关系,确定了影响干涉条纹分布的参数。使用光束分析仪分别获得绿光和紫光的束腰半径为114μm和83μm,并确定了束腰的空间位置,利用测得的相关参数量化了绿光和紫光测量体中任意位置的干涉条纹间距及梯度分布,绿光和紫光测量体中归一化后的条纹梯度最大分别可达0.46%和0.60%。通过与转盘装置所测得的绿光和紫光干涉条纹间距结果进行比较,对干涉条纹分布的理论分析及测量结果进行了验证,最大相对误差分别为0.87%和0.78%。     

使用莫尔条纹对冲击场气流密度的测试

文中用莫尔条纹法测出了射流冲击场的气流密度分布。实验表明，莫尔偏折图的条纹愈清晰，该段流场的燃烧愈充分，分析了马赫盘左右条纹清晰度差的原因并给出了几个有重要意义的结论。     

改善莫尔效应的电子枪设计

随着彩色显像管的薄型化,出现莫尔条纹的可能性增大。改善莫尔效应的电子枪设计成为彩色显像管薄型化开发的先决条件之一。消除或减弱莫尔效应的电子枪设计的核心是增加小电流时光点的垂直尺寸,使其尺寸明显大于荫罩孔垂直节距,减弱相互干涉。     

激光检测技术的发展

1激光检测学科发展现状 在光电检测领域,利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹,然后到散斑,再到全息干涉,出现了一个个干涉场,物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量,而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后,电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入,使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。由于光纤能控制光束的传播路径,光纤技术的出现使光调制方法增多,接收更为方便,同时它能进入物体内部,扩大了测量范围,提高了测量精度,甚至可以事先铺设在各种建筑物内部,作实时检测和自动控制等。光纤激光器具有非常高的电光转换效率,其光束质量无与伦比,在光学检测领域发挥着重要作用。     

相干组束光纤激光干涉图样分布研究

为了研究两相干组束光纤激光的干涉图样的分布特征,采用数值计算和实验相结合的方法,对干涉图样进行了理论分析和实验验证,取得了在不同光束间距及不同傅里叶透镜焦距下的干涉图样分布图。干涉图样的条纹分布和条纹可见度主要受到激光光束间距、傅里叶变换透镜焦距以及光束束腰半径等参量的影响。随着光束间距的增大,干涉条纹间距减小,条纹数目增多,条纹可见度减小;傅里叶变换透镜焦距增大时,干涉条纹数目没有明显变化,条纹间距略有增加,条纹可见度增大。这一结果对相关实验工作将有一定帮助。     

精密测量圆柱形工件内径的新途径

本文提出一种对圆柱形工件内径进行精密测量的新方法。激光改变了机电行业目前传统的手工检测方式,使测量精度从10微米量级提高到微米量级。该测量方法基于迈克尔逊干涉仪原理和光电检测技术,用光分束器将干涉仪的光路延伸到工件中。通过对干涉条纹的观察跟踪,实现对工件的准     

纳米光刻双光栅对准莫尔条纹分析

为了给实际的纳米光刻对准工作提供理论研究基础,主要分析推导了莫尔条纹复振幅以及光强的空间分布规律.在理论分析的基础上通过仿真,定量地确定了莫尔条纹复振幅分布的近似数学模型.分析表明,当对准光路通过掩模硅片上的两个对准标记受到两次光栅的调制并发生复杂的衍射和干涉时,将形成有规律的、呈一定周期分布的莫尔条纹.并且当两光栅周期相近时,莫尔条纹将表现为一个与两光栅周期相关的空间拍信号.在近似模型中该拍信号主要由两光栅基频的乘积调制与振幅调制信号组成.两调制信号的群峰值周期相等、与拍信号的群峰值周期一致,并且该周期相对于两光栅周期被大幅度放大,因而具有很好的位移探测灵敏度,有利于纳米级对准的实际应用.     

单光栅数字莫尔位移测量法

提出了一种使用单光栅测量位移的新方法,在该方法中,光栅信号经放大后由图像传感器阵列接收并被传送至计算机,然后通过与其镜像图像叠加的方式得到数字莫尔条纹,最后利用图像传感器像素的空间均匀性对莫尔条纹直接进行细分进而测得位移量。与传统的双光栅莫尔条纹位移测量法相比,该方法完全消除了光栅副层叠间隙,装调更为方便,而且细分成本更低。在阿贝比长仪上对由周期为20 m的光栅和2 0481 536像素的CMOS图像传感器构成的分辨率为0.04 m的测量系统进行测试,结果表明其最大位移误差优于0.18 m。