对于高精度加工,工件的微小面形偏差的精确测量非常重要。比较了微小面形的两类光学测量仪器,重点介绍了瞬态干涉测量方法。分析了干涉测试中相位展开方式,并将其应用于工件面形的测量中,用单张干涉图实现干涉波前的恢复,获取工件的面形信息。利用GLAD软件进行仿真,模拟了干涉仪对工件面形测量得到的波面干涉条纹图,并利用相位展开方法,读入干涉图样,进行工件的面形重构,获得了初步的仿真测量结果。对比了波面重构前后的工件面形,分析了重构面形失真的原因。

应用光衍射理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究.在此基础上构建了一套精密位移测量与控制装置,取差动零次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位.实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密检测与控制装置可获得得5nm的位移分辨率及±0.4μm的定位精度.

提出了一种仅由接收物镜和CCD构成的接收器，通过物镜位置的调整，可以同时完成平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）这两个参量的测量．通过对系统像差的分析，提出了可显著降低物镜像差对测量结果影响的算法．理论和实验数据表明，对于平偏测量范围为±10mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50mm、CCD尺寸为1／1．6inch的系统，平偏测量准确度可达0．02mm，角偏测量准确度可达9．5″．

介绍了一种用于玻璃疵病在线检测的近摄工作距成像光学系统，其光组结构形式采用了光阑后置的准远心结构形式，主要光学参量为f’=14mm；在物像距为250mm约束条件下，物方视场达到90mm（对角线）；F／number=3．56；光谱适应范围为400～800nm，对应的空间分辨率为100lp／mm时，调制传递函数大于0．29．

移相干涉测量技术是一种众所周知的非接触式的高精密测量方法,具有广泛的应用范围。环境振动是移相干涉仪测量误差的主要来源之一,国际上一些从事干涉测量的工作人员提出了许多抗振的方法,大体上分为主动技术和被动技术。主动抗振技术主要是系统自身探测振动并通过反馈回路对振动进行补偿,被动抗振技术则是通过各种技术措施尽量减小干涉仪对环境振动和气流影响的敏感度。从这两方面对干涉仪的抗振技术研究的进展做简单介绍,并介绍了作者所在课题组在这两个方面所进行的研究工作。

以普通光学成像透镜取代显微物镜,以针孔阵列(500×500)取代单针孔,实现了全场并行共焦测量.在数据处理上,采用了内插值三维重构算法,以及二次曲面拟合的系统误差校正算法,可以在较大的采样间距下获取较高的测量精度.实验表明,系统的最大横向测量范围为5 mm×5 mm,横向测量精度约为13 μm,纵向测量精度约为5 μm,因此可大大提高测量视场及测量速度.

目标的偏振散射特征研究是偏振遥感应用的基础。在不同的条件下测量了伪装涂层的偏振参数,研究了入射角、观测方位角对涂层偏振散射特征的影响。研究发现,伪装涂层的面散射会产生较大的偏振度,而体散射具有消偏振效应;深色涂层因为面散射起主要作用而具有较大的偏振度;涂层散射光的偏振度与入射角成正比,在观测方位角接近镜面反射方向时最大,随着方位角的增加而迅速减小;草地的偏振度很小,与伪装涂层形成鲜明对比。利用偏振遥感可以有效地识别草地背景中的伪装目标,偏振测量在遥感和目标识别方面具有重要意义。

针对野外和现场快速无损分析应用,研制了一种便携式近红外光谱分析仪。该仪器具有体积小、结构简单、响应速度快、功耗低、抗震性好、使用方便和维护成本低等优点。详细描述了仪器的总体设计及主要结构,展现了其性能特点。对仪器进行... 展开更多

研究了一种采用横向塞曼激光器并且没有任何运动部件的外差干涉椭偏测量系统。由非理想的激光源、偏振分光镜等器件所产生的非线性误差,是影响纳米测量精度的主要因素。采用琼斯矢量法,分析并建立了光学系统寄生虚反射所引入的误差模型,讨论了虚反射对误差漂移的影响。在不考虑其它误差因素的前提下,同一光路内部产生的同频率虚反射波对测量结果没有影响;而不同频率的参考光束与测量光束之间的交叉虚反射所产生的膜厚测量误差为亚纳米量级。讨论了消除和抑制虚反射误差的方法。

高速光电经纬仪的系统测角精度是一个复杂的函数关系,由多种因素决定。对一种采用了连续变焦镜头的高速光电经纬仪的测角精度进行了全面分析。首先对设备的测角总精度进行分类,并对变焦镜头在工作时产生的十字丝倾斜和所需要的焦距修正系数进行了深入的理论分析;然后通过实例和检测的情况分析了该设备的实时和事后的测角精度。为全面把握设备的性能、全面认识系统在变焦测量后的动态特性、探索变焦测量的测量方法以及实时分析空间定位精度提供了依据。