全息干涉计量的应用研究 ——微小转角的测量

论文摘要

全息干涉的基本方法有单次曝光(实时法)、二次曝光、连续曝光(时间平均法)、三束光单次曝光法、非线性记录的全息干涉、全息波前错位干涉法、全息莫尔条纹技术法等。全息干涉计量的应用很多,本文主要研究应用全息单次曝光干涉法,对物体转动前的位置(在转轴上放置感光板)进行曝光,获得一块全息光栅。利用读数显微镜测得这块光栅的空间周期。在相同光路中,还原这块光栅。物体转动前后的位置就分别与这块光栅形成莫尔条纹图象,应用CCD摄像机采集,应用计算机自动处理数据,就可求得微小转角。由于莫尔条纹具有放大作用,采用对莫尔条纹光电信号的细分技术,测量精度可以做得较高。实验表明,角度测量分辨率可达0.01度以上。该方法具有测量原理简单、实时、准确等优点。这种微小的转角(如:机床走刀架的倾斜度)可实现高精度检测,有效控制位移量,在实际工程技术领域具有重要意义。本论文的主要创新之处是提供了一种利用全息干涉莫尔条纹技术简单、实时、准确地测量微小角度的方法。本论文还对相关的实验设备进行了介绍,对误差进行了分析。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状和目的
• 1.3 全息干涉计量的背景
• 2 全息干涉计量的理论基础
• 2.1 实现全息术的基本要求
• 2.1.1 光源的要求
• 2.1.2 记录材料的要求
• 2.1.3 环境的要求
• 2.2 全息图的类型
• 2.3 全息干涉计量的基本概念及其特点
• 2.4 全息干涉计量中常用技术的简单回顾全息干涉计量中常用
• 2.4.1 单次曝光法
• 2.4.2 二次曝光法
• 2.4.3 时间平均法
• 2.4.4 三束光单次曝光法
• 2.4.5 非线性记录的全息干涉
• 2.4.6 全息波前错位干涉法
• 2.4.7 全息莫尔条纹技术法
• 3 全息干涉计量的莫尔条纹技术法
• 3.1 全息莫尔技术法
• 3.2 莫尔（Noire）条纹的形成机理
• 3.3 莫尔条纹的重要特征
• 3.4 拍摄全息光栅的理论分析
• 3.4.1 全息光栅的制作原理
• 3.4.2 制作全息光栅的光路布置
• 3.4.3 必要的实验条件
• 3.4.4 暗室处理
• 3.4.5 光路调整及拍摄
• 3.5 基于莫尔条纹法的微小转角测量
• 4 微小转角测量的实验研究
• 4.1 角度测量的常用方法
• 4.2 微小转角测量的光路设计
• 4.2.1 光路布置
• 4.2.2 CCD 基本原理、特性及应用
• 4.3 微小转角测量的理论依据
• 4.4 微小转角测量的实验数据采集、分析
• 4.4.1 粗略对光栅空间周期d 的测量
• 4.4.2 利用读数显微镜对光栅空间周期d 进行精确测量
• 4.4.3 利用CCD 对莫尔条纹的空间周期D 的测量
• 4.5 误差分析
• 4.6 测量精度
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录