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。     

数字散斑相关方法在实验力学中的适用性

数字散斑相关方法是近些年来新兴的一门利用图像处理技术来计算物体的位移及变形的方法,具有全场测量、非接触、光路相对简单、测量视场可以调节、不需要光学干涉条纹处理、可适用的测试对象范围广、对测量环境无特别要求等优点,对此利用3个基本的实验,刚体平动、橡胶材料拉伸、三点弯梁实验,验证了数字散斑相关方法在大位移及变形测量中的适用性.     

迈克尔逊干涉仪测速的研究

本文是对迈克尔逊干涉仪应用的拓展,利用迈克尔逊干涉仪测量运动物体的速度.以运动的物体替代迈克尔逊干涉仪的一反射镜,形成动态的干涉条纹,用光电二极管探测变化的条纹强度,得到随时间变化的电信号,用示波器记录,采用傅立叶变换方法处理实验信号,计算多普勒频移,测出物体的运动速度.实验表明测得结果误差范围在2%内.     

应用ESPI测量悬臂板的挠度

介绍了电子散斑干涉计量（ＥＳＰＩ）原理，推导了ＥＳＰＩ求挠度（离面位移）的公式，设计了测量悬臂板离面位移的光路，用Ｃ语言编制了相应的数字图象处理软件，得出相关条纹图，计算了悬臂板的离面位移，并与双曝光全息干涉法作了测试比较，结果很好符合。     

干涉法测量气体温度场的深入研究

研究了光学干涉方法测量气体的温度分布,组建激光干涉测量系统,通过实验得到有温度扰动的气体流场的干涉条纹,用CCD采集干涉条纹图,并对其进行傅立叶变换、相位提取和数值计算等分析处理,得出气体的温度场分布.光学干涉法可以实现高效、高精度、全场温度分布的测量,适用于工业应用中的温度测试.     

自带计量标准器的二维位移工作台研究

提出以平面正交衍射光栅作为二维位移工作台计量标准器的方法，随工作台的移动，光栅能同时检测一个平面上两个方向的位移．阐述了正交衍射光栅作为位置检测元件的工作原理及其光路布置方法。二次衍射光线的两两迭加，形成两组干涉条纹信号，且这两组干涉条纹信号的相移与光栅两个正交方向的位移呈正比，通过光电转换和计数细分处理电路得到条纹信号的相移；检测光路布置在工作台下方，通过几组直角棱镜使干涉条纹信号进入光电探测器．实验分析了工作台的测量精度，有效分辨率提高到10nm．     

利用微小位移与线膨胀量的关系测量物体线膨胀系数

本论文基于迈克尔逊干涉仪,介绍了一种新的测量物体线膨胀系数的方法.通过在迈克尔逊干涉原光路中添加平行平面镜组,使入射光和反射光在反射镜组中多次反射,实现光程差放大.将平面镜组中的一面平面镜固定在被测物体的伸缩端,物体受热后产生的线膨胀量带动平面镜移动.通过观察干涉条纹的变化,可以得到物体的线膨胀量,从而实现物体线膨胀系数的测量.设计了实验光路图,并进行了实验验证.通过与理论值进行对比,证明该方法可行.     

单光束离面记录云纹干涉法

提出的单光束离面记录云纹干涉法，以高密度闪耀光栅为测量元件，可同时获得面内位移分量和离面位移一阶导数场。具有光路简单，无防震要求，测量灵敏度高，量程范围大，条纹对比度好等特点，为小变形问题的现场测量提供了一种简便的方法。论述了方法的原理，用傅里叶光学原理和波前干涉理论推导了光强分布表达式。典型实验表明，实验结果与理论解吻合良好。     

迈克尔逊干涉仪测量平行透明物厚度或折射率

迈克尔逊干涉仪可较方便的获得稳定的等倾干涉现象。光路中介质特性的变化直接影响等倾干涉条纹的分布状况。用等倾干涉测量介质厚度或折射率,一般须避免对难于测量的入射光倾角和干涉条纹绝对级次等量的确定,传统的方法往往采取移动反射镜或改变被测介质的几何位置以获得等倾条纹中心级次改变来实现。如果合理利用透镜的成像原理和入射光小角度下良好的近似关系,则可简便地通过测定等倾干涉条纹直径,来确定平行透明物的厚度或折射率。     

数字散斑剪切干涉光学测距

提出数字散斑剪切干涉测量原理。结合干涉条纹细锐化技术,在计算机上对散斑数据帧进行处理得到细锐化条纹图形,从图形中得到条纹周期,根据周期计算出被测目标距离。测量的范围可以随着光源的位移进行调节。实验结果表明,当平面漫反射物体距扩束透镜56．5mm时,该法测得距离为56．9mm,有0．71％的偏差。当光源位移50mm时,该法测得的距离为569．3mm,与尺子测得的距离565mm相差0．80％。当距离达100mm时,难以测定条纹周期。该方法特别适用于对漫反射物体距离的测量,且对环境的干扰具有相对非敏感性。     

一种新的自适应移相干涉技术

研究对空气扰动及环境振动所造成的常数项光程变化不敏感的自适应干涉系统。采用高频振幅调制与锁相技术相结合的方法,对环境振动引起的干涉条纹的抖动进行实时探测和光程补偿,可将干涉条件纹依次锁定在与任意位相差相对应的位置,从而建立一个自适应移相干涉系统。这种方法不受两相干光束间光程差的限制且有高的信噪比,简述该方法的原理,对所建立的系统进行描述并给出实验结果。     

干涉条纹抖动误差的消除方法探讨

针对不可避免的激光光束的指向误差带来的干涉条纹抖动,去除干涉图像高频部分从而找到干涉条纹抖动量并进行误差消除.在非局域空间光孤子大相移的测量实验中,运用此方法,成功地得到了消除激光器指向误差的相位随功率的变化图,从而实现了非局域空间光孤子大相移的测量.     

小角度干涉条纹移动测量法

要 本文阐述具有角度的工件在干涉显微镜下移动，造成光程差的变化，从而引起干涉条纹的移 动。通过测量工件的移动量和干涉条纹移动量之间的关系计算工件角度．这种方法比起一般干涉 条纹不动的测量法可扩大测量范围、提高测量精度，使用也较方便．文中列举几个测量实例和数 据，并分析其测量精度。     

干涉图样变化分析

光的干涉装置发生变化时,其干涉图样亦发生变化,本文通过对干涉条纹形状、条数、疏密等的变化及移动方向的定性分析,总结了分析这类问题的一般方法,表明了解决该问题的关键在于分析光程差.     

薄膜干涉条纹定域和形状问题的讨论

基于薄膜干涉光程差公式，介绍了干涉条纹的定域和形状与薄膜厚度、光线入射角、照明光源的类型、条纹观察方式等因素的连带关系，并着重讨论了面光源照明、眼睛观察时，既非等厚又不是等倾干涉情况下的条纹形状问题。     

迈克尔逊干涉仪测角度改变量

讨论了迈克尔逊干涉仪补偿板的作用和补偿板角度改变量的测量方法。补偿板的转动会引起光程差的变化，产生干涉条纹数目的变化。通过测量条纹的改变数目，算出补偿板的角度改变量。文中所述方法新颖，精确度较高。     

三缝干涉测量涡旋光束拓扑电荷数

研究了涡旋光束经三缝干涉后在干涉场中干涉条纹的分布情况,讨论了拓扑电荷数分别为整数和分数情况下对条纹分布的影响.结果表明:不同于平面波,涡旋光束经三缝干涉后的条纹沿着横向出现了移动现象,并且移动的幅度和方向与拓扑电荷数的取值有关.     

电子计数器在迈克耳逊干涉仪测波长实验中的应用

在迈克耳逊干涉仪测波长的实验中，用光电传感器元件将干涉条纹的强度变化转换为相应变化的电信号，经放大整形后由电子诸数器测量干涉条纹涌出或隐入的个数，使波长测量更准确。     

干涉条纹计数器的研制

设计了一种新的干涉条纹计数仪,分析了对计数进行干扰的几种因素及排除的方法。该设计应用光电变换原理,把毛玻璃上的光信号转换成电信号,再经适当处理,把干涉条纹变化的数量用计数器记录并显示出来,比常规的干涉条纹计数手段更加自动化,数据更加准确直观。     

二维干涉条纹图像处理算法的优化选择

在采用斐索(Fizeau)干涉仪和Fabry-Perot(法布里-珀罗)标准具的激光波长自动检测系统中,处理干涉条纹的方法始终存在处理速度和精度的矛盾。该文针对干涉条纹处理过程中耗时最大的二值化和条纹细化部分,通过各个算法处理速度和精度的比较进行优化选择,选用矩不变算法和SFFA算法。实验结果表明：使用这一套方法可提高图像处理的速度和精度。