基于Talbot-Moiré效应长焦测焦仪的设计及校准技术研究

为了满足100m^3km特长焦距参量的测试校准需求,采用Talbot-Moiré条纹技术法,设计了一套长焦测焦仪.针对影响仪器测量不确定度的系统参量,分别设计了校准方法,并对仪器测量不确定度评定结果进行了实验比对验证.结果表明,校准后仪器测量不确定度评定为6.4%;校准后的长焦测焦仪测量结果与刀口仪测量结果满足测量不确定度比对公式;对比结果最大为0.64,小于1;长焦测焦仪测量不确定度评定合理.该研究验证了长焦测焦仪系统参量校准方法的可行性.

基于Ronchi光栅Talbot效应的角度精确测量

提出了通过对Ronchi光栅的Talbot效应所产生的莫尔条纹周期的计量来测量小角度的方法。并在此基础上推导了角度的计算公式,分析了这种方法的测量精度。这种角度测量方法不需要转动部件且有速度快,精度高实时的特点。

应用Talbot效应和莫尔技术测量长焦距

给出测量透镜长焦距的一个方法，该方法的原理是Ｔａｌｂｏｔ干涉。在测量中，根据莫尔条纹的斜角确定正、负透镜的焦距。方法简单，灵敏度可调。

计量液体折射率和密度的Talbot云纹法

根据光栅自成像的 Ｔａｌｂｏｔ效应．提出一套计量液体折射率、密度和温度的光学新方法及相应的无透镜成像系统——Ｔａｌｂｏｔ云纹仪。给出了其基本原理、技术和若干云纹图案，说明本法易于获得高质量的云纹图案，更为简便、经济、实用．有广阔的应用前景。

基于扩展宽带光双光栅干涉的屈光度测量研究

提出了一种屈光度的扩展宽带光双光栅干涉测量方法。基于Talbot效应与Moire效应理论,推导出单、复色扩展光源下干涉场强度分布公式,从而表明当光源到第一面光栅与第二面光栅到观察屏距离相等时,干涉场光强分布与光源波长无关。仿真分析了扩展光源下双光栅系统参数对莫尔条纹对比度的影响,结果表明:当系统中光源宽度选定为4 mm、光栅周期选定为0.2 mm、两光栅之间的夹角选定为1.9°、两光栅之间的空间距离选定为6.5 mm时,可以获得较好的干涉条纹对比度。构建了屈光度测量系统,对屈光度为-1 m^(-1)、-3 m^(-1)、1 m^(-1)、3 m^(-1)的镜片进行实验测量,重复测量10次,测量结果的峰谷值偏差为0.0064 m^(-1),是测量结果平均值的0.28%。实验结果表明:扩展宽带光双光栅干涉方法能实现镜片屈光度的高精度低成本测量。

温度对长焦距测量精度的影响

基于Ronchi光栅的泰伯效应,在理论上分析了温度场的波动对长焦距测量系统稳定性的影响.通过大量实验研究验证了在长焦距测量系统中内部和外部温度场的波动引起空气折射率的随机变化,进而影响到测量系统焦距测量值的稳定性.在对测量系统He-Ne激光源采取水循环降温、切断系统外部冷热源、对测量系统中光栅对采取隔热封装等有效措施后,使长焦距测量系统的重复性测量精度提高了5～8倍,标准差达到了0.1‰左右,测量数据波动范围在5 mm左右,其测量精度及其稳定性均达到了实际测量的要求.

光学莫尔技术测量溶液浓度新方法研究

提出一种利用变位产生莫尔偏折来测量溶液浓度的新方法，设计了一套光电探测系统。

点光源下的Talbot效应在阴影叠栅中的应用

传统的阴影叠栅轮廓术的测量深度十分有限。根据点光源照明下Talbot自成像的空间分布规律,提出将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅三维轮廓测量的方法。推导点光源模型下阴影叠栅测量系统中相机接收到的光强随物体到光栅距离变化的数学表达式。数值模拟和实验表明,相对于传统的阴影叠栅轮廓术,利用Talbot效应会大大增加阴影叠栅轮廓术的测量深度。分别使用文中所提出的方法和传统的阴影叠栅轮廓术对同一物体表面进行测量,两次测量结果之差在±5μm内。说明将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅轮廓测量能够准确地反映物体表面的三维形貌。

双同心圆光栅二维平面位移测量术

通过对两个同心圆光栅干涉产生莫尔条纹过程的分析,提出了一种测量二维平面位移的方法.首先,建立了两个同心圆光栅的数学模型,通过对莫尔条纹图进行低通滤波,提取出纯莫尔条纹.其次,利用傅里叶级数变换,相位分析计算出两同心圆圆心之间的偏心角和偏心距.同时讨论了噪声对测量精度的影响.计算机模拟实验结果证明,该方法具有较高的测量精度.当偏心距在20个像素以内时,偏心角测量最大误差小于0.002弧度,偏心距测量最大误差小于0.04个像素,且有较好的抗噪性.