论文题目: 基于Talbot效应的长焦距测量系统的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 测试计量技术及仪器
作者: 侯昌伦
导师: 杨国光
关键词: 效应,莫尔条纹,长焦距测量
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文对Talbot效应的原理和莫尔条纹技术原理进行了深入的研究和探讨。并在此基础上提出了采用Talbot效应和莫尔条纹技术用于精确测量长焦距透镜焦距的方法。 这种方法的原理:平行光经过透镜后照射在Ronchi光栅上,在Rochi光栅后周期性的位置会形成Talbot像,所形成的Talbot像的周期与透镜的焦距有一个对应的关系;在光栅Talbot像的位置再放置一个相同的Ronchi光栅就会产生莫尔条纹,由莫尔条纹的原理可知,莫尔条纹的角度与透镜的焦距也有一个对应关系,通过图像采集系统获得莫尔条纹的图像,再通过计算机软件对图像进行处理,精确地计算出莫尔条纹的角度就可以求得被测透镜的焦距。我们从理论上论证了这种方法的可行性,分析了这种方法测量的精度以及影响精度的主要因素,并根据这些主要的因素采取了相应的改进方法,如通过在频谱域中通过迭代算法精确求莫尔条纹的角度可以显著提高测量的精度。针对被测透镜通常为大口径透镜的问题,我们采用了扫描的方法,这样可以测量透镜不同位置的焦距。 本课题完成了整套长焦距测量系统的样机开发工作。从方案的可行性分析,到样机的软、硬件设计;包括机械机构设计,激光扩束、准直系统设计,图像采集和软件编程处理等工作。研制出的样机在实际使用过程中取得了非常好的效果,圆满的完成了设计任务书上所需要达到的指标。
论文目录:
致谢
目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
§1.1 研究背景
§1.2 国内外研究现状
§1.3 本论文的主要研究内容
参考文献
第二章 衍射光学理论及Talbot效应
§2.1 标量衍射理论
§2.1.1 惠更斯——菲涅耳原理和基尔霍夫衍射公式
§2.1.2 光波传播的线性性质
§2.1.3 菲涅尔衍射
§2.1.4、夫琅和费衍射
§2.2 Talbot效应原理
§2.2.1 干涉理论解释
§2.2.2 广义的Talbot效应
§2.3 分数Talbot效应
§2.4 瞬态Talbot效应
§2.4.1 瞬态Talbot效应原理
§2.4.2 瞬态分数Talbot效应原理
§2.5 Talbot效应的应用
§2.5.1 Talbot效应在位相测量中的应用
§2.5.2 Talbot效应原理在阵列照明器中的应用
§2.5.3 Talbot效应光脉冲倍频和压缩上的应用
§2.5.4 Talbot腔的应用
参考文献
第三章 莫尔条纹技术
§3.1 概述
§3.2 莫尔条纹原理
§3.2.1 序数方程原理
§3.2.2 频谱分析原理
§3.3 莫尔条纹技术的应用
§3.3.1 引言
§3.3.2 位置检测
§3.3.3 莫尔条文轮廓测定
参考文献
第四章 长焦距测量理论
§4.1 平行光照射Ronchi光栅时的Talbot效应
§4.2 球面波照射Ronchi光栅时的Talbot效应
§4.3 莫尔条纹的产生
§4.4 长焦距测量公式的推导
§4.5 莫尔条纹角度的求解算法和傅立叶变换原理
§4.5.1 莫尔条文角度求解方法
§4.5.2 傅立叶变换原理
参考文献
第五章 长焦距测量技术实现
§5.1 扫描法测量大口径透镜焦距
§5.2 扫描误差分析
§5.3 精确计算莫尔条纹角度的算法分析
§5.3.1 数字图像的获得
§5.3.2 莫尔条纹的角度的精确计算
§5.4 测量系统的定标和误差分析
§5.4.1 测量系统的定标
§5.4.2 测量系统的误差分析
参考文献
第六章 长焦距测量技术实验及结果
§6.1 测量系统结构
§6.2 测量系统应用软件
§6.3 外界环境对测试系统的影响及其解决方案
§6.3.1 振动对测试结果的影响
§6.3.2 空气扰动对测试结果的影响
§6.3.3 温度对测试结果的影响
§6.4 测试结果
参考文献
第七章 论文总结
§7.1 研究结论
§7.2 应用前景展望
附录1 攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-07-27
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