6-2激光在精密测量中的应用-激光衍射测长

上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.1激光衍射测量原理1.光的衍射现象，按衍射物和观察衍射条纹的屏幕(即衍射场)之间的位置关系一般分为两种类型：菲涅耳衍射和夫琅和费衍射单缝衍射测量的基本公式:,当被测物体尺寸改变δ时，相当于狭缝尺寸改变δ，衍射条纹的位置也随之改变,可得kxkLb0011kkxxkLbb单缝衍射测量的分辨力、精度和量程:kLbdxdbtk22222kkkkxxkLLxkxkLb2.单缝衍射测量单缝衍射测量的原理：激光单缝衍射测量的基本原理是单缝夫琅和费衍射，图6-9为其原理图。条纹的光强可表示为：图6-9衍射测量原理图220sinII)sin(b上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.1激光衍射测量原理3.圆孔衍射测量图（6-10）表示了圆孔的夫琅和费衍射原理，接收屏上衍射条纹的光强分布为图6-10圆孔的夫琅禾费衍射原理示意图210])(2[xxJIIP设中心亮斑(即第一暗环)的直径为dafd'22.1sin2ax上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.2激光衍射测量的方法1.间隙测量法其基于单缝衍射的原理。作尺寸的比较测量,如图6-11(a)。作工件形状的轮廓测量，如图6-11(b)。作为应变传感器使用，如图6-11(c)。图6-11间隙测量法的应用用间隙测量法测量位移,即测量狭缝宽度b的改变量=b’-b,可采用绝对法,求出变化前后的两个缝宽b和b’，然后相减。也可以用增量法。后者所用公式为sinsin)'(sin'sin'Nkkkkbb上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.2激光衍射测量的方法2.反射衍射测量法反射衍射是利用被测物的边缘和反射镜构成的狭缝来进行衍射测量的，图6-12所示为其原理。图6-12反射衍射法原理图在P点处出现第级暗条纹的光程差应满足,在该图的几何关系下缝宽可以表示为kbbsin2sin2sin2cos2LxxkLbkk上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.2激光衍射测量的方法3.分离间隙法利用参考物与被测物不在同一平面内情况下所形成的衍射条纹进行精密测量的方法称为分离间隙法。分离间隙法的测量原理如图6-13所示。图6-13分离间隙法原理图测量出正负不同级次k1和k2上的暗条纹的位置和即可由下式计算出狭缝宽度和间隔1kx2kxLzxxLkLzxxLkbkkkk22222111上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.2激光衍射测量的方法4.互补测量法激光互补衍射测量法的原理是巴俾涅定理。图6-14所示为两个互补衍射屏。图6-14巴比涅互补衍射屏上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.2激光衍射测量的方法5.爱里斑测量法基于圆孔夫朗和费衍射的测量方法称作爱里斑测量法。通常用爱里斑中归一化光强的大小的测量来确定被测孔的直径。图6-15是用爱里斑测量人造纤维或玻璃纤维加工中的喷丝头孔径的原理图。图6-15喷丝头孔径的爱里斑测量原理示意图上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.3激光衍射测量的应用1.薄膜材料表面涂层厚度测量薄膜材料表面涂层厚度测量是使用分离间隙法，图6-16所示为其原理。图6-16薄膜材料表面涂层厚度测量上一页回首页下一页回末页回目录第六章激光在精密测量中的应用§6.2激光衍射测量6.2.3激光衍射测量的应用2.薄带宽度测量钟表工业中的游丝以及电子工业中的各种金属薄带(一般宽度在1毫米)以下，均可利用激光衍射互补测量法进行测量。在测量时要求薄带相对激光束的光轴有准确的定位，否则将引起测量误差。图6-17是薄带宽度测量原理图。图6-17薄带宽度测量原理图