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″。     

亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术的现状与发展

通过对亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术发展现状的介绍，着重阐述了激光差动干涉到同轴式激光表面微观测量的原理，对四种典型同轴式激光轮廓仪的特点以及影响表面微观形貌测量精度和限制测量分辨率的因素进行了分析，介绍了作者关于同轴式激光轮廓仪运用到超精加工金刚石车床上进行纳米级微观形貌在线检测的研究成果。     

干涉仪器中的相干度和混频效率

本文讨论评价干涉条纹及光电信号质量的指标:两束光相干度Γ和混频效率β.指出光源、光学系统、仪器调整、干涉条纹宽度、光接收器孔径对Γ、β的影响,以及如何获得最佳信号。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

一种基于相位光栅干涉微位移传感器的研制

高精度微位移传感器是表面计量技术的关键技术之一.文中介绍了一种低成本、高精度的接触式微位移传感器.该传感器采用平行簧片实现精密直线运动,相位透射型正弦衍射光栅作为计量光栅实现高精密的位移测量.文中分析了其测量原理、光学原理、干涉条纹的光电接收以及辨向、细分.理论分析和实验应用结果表明该传感器垂直分辨率可达到nm级,测量量程为2 mm,可以用于微纳米表面形貌和轮廓的测量.     

机械零件三维表面形貌测量与评定的研究

介绍了机械零件三维表面形貌的测量与评定,分析了激光干涉式位移传感器的光学原理和干涉条纹信号的细分方法.激光干涉式位移传感器的精度达到了5nm左右.另外,带计量系统的二维工作台也是整个测量系统的关键部分.因为采用了光栅尺作为二维工作台的计量系统,所以在表面形貌的测量过程中二维工作台在X和Y两个水平方向上都能获得精确的定位.     

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。     

用四象限光电探测器获得光斑参数

对四象限光电探测器的信号处理方法进行了研究.分析了用四象限光电探测器获得光斑参数的方法,研究了其各项指标及误差来源,提出了一种新的采用微动法的四象限光电探测器光斑参数的计算方法,并与传统方法进行了比较.采用微动法获取四象限光电探测器的光斑参数,不仅能够得到光斑的光心坐标,还能够计算出传统方法得不到的光斑的半径,增加了信息量.与传统的方法相比,该方法具有误差与光斑中心位置、光斑半径无关的优点.理论分析、仿真和实验都证明,采用四象限光电探测器获得光斑参数的方法具有相当多的优点.获得的参数由两个增加到三个,采用Φ30 mm的GaAs-PIN四象限探测器时,最大误差由18%减小到1.2%以下,将其应用于车辆问大气激光通信光电精定位系统中证明,响应时间可减少30.75%.     

一种廉价的机床用激光干涉系统

本文描述了一种用于测量直线位移,具有亚微米级分辨率的小型激光干涉系统,并对其性能的初步鉴定情况作了报道。四象限光电二级管探测器还能灵敏地同时显示两个轴线方向内的直线性。