二维光栅平面精密位移测量系统研究

文章利用二维衍射光栅作为测量基准进行平面微位移测量,采用偏振干涉的原理设计系统的光路。通过对干涉条纹的光电转换得到质量较好的正交信号,经对系统误差的补偿,把系统的测量结果与双频干涉仪进行对比,此系统可实现纳米级分辨率的二维平面测量。     

光折变运动栅的性质

在较一般的情况下，即包括扩散，漂移和光生伏打效应情况下，讨论了光折变运动光栅的性质。文中指出有两个干涉条纹的最佳速度可供选择，Ｖ_（ｏｐｔ）~（１）增强空间电荷场，因而提高了光折变相位栅的衍射效率，Ｖ_（ｏｐｔ）~（２）引起空间电荷场相对干涉条纹π／２空间相移，这是二波耦合产生光能流不可逆转移的必要条件．     

全息曝光条纹锁定研究与装置设计

全息曝光环节干涉条纹的稳定性对于潜像质量的高低有着直接的影响,进而影响掩模形貌和离子刻蚀后光栅的槽型.为了保证干涉条纹的稳定性,依据反馈控制的理论,构造闭环反馈控制回路,采用光电探测器进行误差信号(光信号)的提取,经过光-电转换,得到电信号,由于信号极其微弱,再先后通过前置放大,差动放大,积分电路,对所得误差信号进行处理,形成补偿信号,最后利用压电陶瓷进行电压-位移转换,利用转换出的位移信号对光路实施补偿.实验结果表明:该条纹锁定系统能够实时对光路稳定性进行良好的补偿控制,消除外界干扰带来的影响.     

应用相移干涉云纹检测变线距光栅密度

相移干涉云纹法被用于检测变线距全息光栅线密度的全场分布 .首先求出全场每个像素点的条纹级数 ,再利用最小二乘法将全场实验数据拟合成光滑的二维曲面 ,进而求出光栅密度的全场二维分布 .介绍了二维光栅密度的表述方法、相移干涉云纹法的检测原理及实验数据的处理步骤 ,推导出了相应的公式 .文中用不同的检测方法对同一个光栅的线密度进行了检测 ,以讨论实验检测误差     

错位云纹干涉法─测应变场

本文采用高密度（６００ｍｍ－１）位相型正交闪耀衍射光栅的试件栅，提出了几种错位云纹干涉法，获得了基本上不包含初始条纹的四个位移分量偏导数 场和三个全场位移和应变花 条纹图样；由此可以分别确定试件表面上各点的全应变信息（εｘ，εｙ，γｘｙ）；并实现了应变条纹实时观测。     

一种基于Radon变换的精密工作台微位移和转动测量方法

针对精密工作台微位移和转动测量问题,提出一种基于平面正交光栅图像Radon变换的精密工作台位移测量方法.构建了由平面正交光栅和显微摄像系统组成的测量实验台,在不同实验条件下识别了平面正交光栅的栅线间距和角度,进行了工作台运动测量实验.实验结果证明,Radon变换对噪声不敏感,能很容易地识别出不同条件下平面正交光栅的倾角和位置,可精确地测量工作台位移,测量误差小于1μm通过对现有系统测量分辨率的分析,提出了取消相机镜头和适配镜、以CCD感光面直接接收放大的光栅图像来进一步提高测量系统分辨率的方案.     

基于差分的激光自混合光栅干涉位移测量

为使信号在不失真的情况下降低共模噪声的干扰,提高激光自混合光栅干涉信号的信噪比,提出了一种基于差分技术的激光自混合光栅干涉位移测量方法。+1级衍射光被振动物体反射后返回激光腔,发生自混合干涉,并由封装在激光器内的光电探测器PD₁接收,0级衍射光由外置PD₂接收。根据半导体激光器前后向输出存在180°相位差的原理,两光束所携带的自混合干涉信号相位相反,而叠加的噪声是部分相关的,因此对两个干涉信号进行差分能消除部分噪声。通过对差分后的自混合信号处理,可以重构出位移。实验结果表明,差分后的重构振动波形的平均误差更小,信号更平稳,且差分后的干涉信号的信噪比提高3 dB以上。     

双同心圆光栅二维平面位移测量术

通过对两个同心圆光栅干涉产生莫尔条纹过程的分析,提出了一种测量二维平面位移的方法.首先,建立了两个同心圆光栅的数学模型,通过对莫尔条纹图进行低通滤波,提取出纯莫尔条纹.其次,利用傅里叶级数变换,相位分析计算出两同心圆圆心之间的偏心角和偏心距.同时讨论了噪声对测量精度的影响.计算机模拟实验结果证明,该方法具有较高的测量精度.当偏心距在20个像素以内时,偏心角测量最大误差小于0.002弧度,偏心距测量最大误差小于0.04个像素,且有较好的抗噪性.     

通电光栅对光的衍射

报道了一种栅格上有电流通过的新型光栅（电光栅）．入射到该光栅上的光，经光栅透射和反射后形成的衍射条纹，会发生收缩或扩展；光的偏振面发生旋转可产生法拉第效应．该光栅比同光栅常数的光栅具有较高的分辨率，作为一种提高光栅分辨率的新光电元件，可望应用于光电通讯     

光学干涉、衍射模拟软件设计

利用Monte-Carlo方法编写了劈尖和牛顿环的干涉以及单缝和光栅的衍射现象的计算机实现程序。可以调整参数，观察各种实验结果。特别是可以观察到劈尖用来检验带有凹痕的平面时出现弯曲的干涉条纹现象，以及做牛顿环实验当平凸透镜离开平面玻璃时干涉条纹变化情况。     

布拉格光纤光栅光谱方法测量简支梁的垂向小位移

分析简支梁的变形特点和FBG的衍射原理，提出通过FBG布拉格波长漂移量测量简支梁的垂向小位移的方法．理论分析了传感原理，并在不同的变形位移条件下测量了FBG中心反射波长的漂移量，验证了理论推导的正确性．理论推导和试验数据均表明，该方法的测量精度与FBG的有效折射率、空间周期和梁的厚度成正比；与梁跨度的二次方成反比；量程则相反．     

光栅传感器及在轮毂椭圆度测量中的应用

阐述了光栅传感器的测量原理,并利用光栅精密测量的特性,开发了车轮毂椭圆度的测量装置。该装置应用光栅传感器采集位移信号,采用光栅莫尔条纹和光电转换原理将被测位移量转换成数字脉冲信号输出,采用脉冲辨向及四倍频细分电路以实现信号方向识别及提高测量精度,将产生的脉冲信号通过单片机控制程序实现数字显示。     

衍射光栅外差干涉测量的研究

提出一种新的测量光栅运动的方法，它利用声光调制器产生两个频率的激光，将其中一个频率的光入射到光栅上，产生正负级衍射光，光栅的运动使衍射光实现多普频移，然后将衍射光与另一频率的光干涉，即可实现光栅运动的外差干涉测量，正负级衍射光的同时使可以消除光栅横移的影响。     

振幅和位相复合全息光栅的衍射效率

本文在讨论振幅和位相复合全息光栅的意义以后,应用傅里叶变换方法计算了振幅-振幅和振幅-位相复合全息光栅的衍射效率。对有一定相移和无相移的情况作出比较.     

光栅多普勒位移遥测技术的研究

提出了一种利用激光光栅的多普勒效应实现光栅横向位移距离高精度遥测的新方法,给出了具体测量原理、系统结构及景深计算的理论公式,理论分析了作为多普勒频移发性器和顺的反射相位光栅的衍射特性,理论计算和实验表明,此系统测量范围大,信号质量好,分辨力和测量精度高,并具有很大的景深可应用于具体生产环境中位移遥测。     

基于CMOS图像光栅传感器的位移测量系统的实现

目前在科技研究、工业生产等各行业中,对于位移的高精度测量都是不可或缺的。利用光栅传感器完成测量是目前的主要方法。光栅传感器利用光电转换的原理将位移转换为电信号,该信号经过整形、细分后输出给后级电路完成对信号的处理,最后得到位移大小方向。本文在分析光栅传感器工作原理的基础上,提出借助CMOS图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹,完成信号的细分,实现对位移的高精度测量。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。     

基于激光测距的非接触式齿轮倒角轮廓测量系统

为了满足倒角齿轮的倒角轮廓测量需求,采用先进的计算机检测与控制技术及现代化的传感器技术,研制了一种非接触式齿轮倒角轮廓激光测量系统.测量系统以计算机为控制中心,用激光位移传感器和光栅尺获取数据,利用X-Y精密移动平台实现测量位置的准确定位,实现了倒角轮廓的测量.实验表明,测量系统精度满足倒角齿轮测量的工业应用要求.     

双频光栅相位法应用于三维人体测量

光栅法是非接触三维测量的重要技术,在分析现有光栅法技术的基础上,采用双频光栅相位法并结合平行光轴系统及移轴技术,提出了一种改进的双频光栅相位法三维人体测量技术架构.该架构避免了单频光栅法相位展开误差传递问题,解决了近心投影系统中相位高度求解过程中的非线形问题,扩大了有效测量区域,对人台的测量和重构表明,该方法实用且测量精度高.