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光学方法进行精密测量的特点和优势

发布时间:2020-10-24 14:59 作者:12博官网

  1、简述用光学方法进行精密测量的特点和优势基本方法:光学测试方法主要应用于辐射度量和光学度量的测试、非光物理量的测试以及光电子器件与材料及光电系统测试特性的测试。光学测试方法分类主要包括:干涉法、时间探测、谱探测、衍射法、图像探测和各种物理效应等。测试技术主要包括:激光干涉技术、光全息技术、光散斑技术、莫尔技术、光扫描技术、激光光谱技术、光衍射技术、CCD 成像技术、激光多普勒技术光学纳米技术等。特点与优势:光学测量方法给精密测量领域注入新的活力,它将光学技术与现代电子技术向结合,具有非接触、自动化程度高、高灵敏度、速度快...

  1、简述用光学方法进行精密测量的特点和优势基本方法:光学测试方法主要应用于辐射度量和光学度量的测试、非光物理量的测试以及光电子器件与材料及光电系统测试特性的测试。光学测试方法分类主要包括:干涉法、时间探测、谱探测、衍射法、图像探测和各种物理效应等。测试技术主要包括:激光干涉技术、光全息技术、光散斑技术、莫尔技术、光扫描技术、激光光谱技术、光衍射技术、CCD 成像技术、激光多普勒技术光学纳米技术等。特点与优势:光学测量方法给精密测量领域注入新的活力,它将光学技术与现代电子技术向结合,具有非接触、自动化程度高、高灵敏度、速度快、效率高、三维性、快速性与实时性等突出特点。非接触性特点可以应用于高温表面测量、远距离检测等方面。高灵敏度特点的应用领域包括实时检测微变形、微振动、微位移等。三维性则应用于 3D 测量,快速性与实时性应用于故障诊断,在线检测质量监控和生产自动化等。在光学测试系统中,光电探测器取代人眼,提高了测量精度与测量效率,光机电一体化模式使得测量与控制一体化。目前,光学测试系统逐渐向微型化、集成化方向发展。2、简述斐索干涉仪的工作原理,是否可以检测球面,如何进行?1 工作原理:斐索干涉仪原理为等厚干涉,用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。斐索干涉仪有平面的和球面的两种,前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成,后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成。单色光束在标准平面或标准球面上,部分反射为参考光束;部分透射并通过被测件的,为检测光束。检测光束自准返回,与参考光束重合,形成等厚干涉条纹。用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径,后者的测量精度约 1微米;也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。斐索干涉仪(图 1)又可称为光学平板,通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件,例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用斐索干涉仪来检验。利用菲索干涉仪作检验的工件,表面须经过研磨或抛光加工, 以求工件表面之反射光线有足够强度,以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带,因此一般加工表面,因为表面不光滑或太粗糙,工件表面之反射光线太弱,与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨,另外,工件表面太粗糙时,空气楔间隔也太大,造成条纹太密,以致肉眼无法观察。图 1. 斐索干涉仪斐索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带,以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸。斐索干涉仪部分反射镜与反射面的空气楔间隔为 d,则斐索干涉仪部分反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线,因为工件反射面所反射的光比斐索干涉仪部分反射镜的作用面所反射光线d 的光程差,因此造成两道光干涉所需之相位差,因而形成干涉条纹,干涉条纹可以肉眼观察,亦可以 CCD 照相取得, 由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小。考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变 180 度,其黑色干涉条纹之公式如下:2d = (n +1/2 ) (1)其中: n 为条纹数;d 为空气间距; 为空气间光波的波长。在作干涉条纹之定量分析时,并不须刻意去找寻接触点或基准点,若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交,其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。我们可以任意令工件表面某点为基准点,依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度,最后将光学平板之倾斜高度扣掉,即得工件被测面之表面起伏情形。 2 用斐索干涉仪检测球面:斐索干涉仪已经广泛地用于测量球面面形,图 2 为测量凸球面面形的斐索干涉仪,图中半径为 r 1 的球面为测试球面,半径为 r 2 的是标准球面,在测试中要求使 r 1 和 r 2 的球心精确的重合,从而得到被测球面面形的干涉图,采用移相干涉术,用 PZT 测试球面 r 1 ,根据移相干涉算法,对采样图进行采样、计算,便可复原被测球面的相位图。图 2.斐索干涉仪球面测试装置


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