【正文】 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) PDI關(guān)鍵是選定小孔尺寸和半透區(qū)的透過率以獲得最大條紋對比度，小孔尺寸與照射光學(xué)系統(tǒng)的相對口徑 f/D有關(guān)，當(dāng)波長= 6微米，也就是無像差光束 Airy斑直徑的 1/4左右，對半透圓區(qū)的透過率，當(dāng)用金 (AU)作為薄膜材料，則透過率是薄膜厚度的函數(shù)，即 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 在結(jié)束本章時最后應(yīng)該指出，光衍射技術(shù)在測試上的應(yīng)用領(lǐng)域還很廣闊，最近研究的方向主要是和光柵結(jié)合起來應(yīng)用。 ~10176。測量時，要求薄帶相對于激光束必須垂直，否則測量誤差很大。即△ i/i=△ d/d。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?細(xì)絲被激光照射后其衍射光經(jīng)透鏡 9會聚，在其焦平面形成遠(yuǎn)場條紋。激光過細(xì)線后發(fā)生衍射，衍射光束經(jīng)反射鏡 5后轉(zhuǎn)向接收靶 6，接收靶上有狹縫光欄 7和二象限硅光電池 (8A,8B)，整個接收靶可以通過測微手輪上下移動，用以選擇定位條紋的位置。所以過去對 0. 1 mm以下的纖維細(xì)絲、高分子材料細(xì)絲都用稱量法 (MG法 )，把試件切成一定長度后，幾十根稱重，根據(jù)重量估計其直徑。為此形成各種使衍射光具有方向性和改善 s/N[s一缺陷部分的光強， N— 正常部分光強 )的濾波器。 ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 2. 二次傅里葉變換檢測法 激光器 可調(diào)衰減器 帶小孔的擴束器 被測試件 傅里葉變換透鏡 逆傅里葉變換透鏡 空間濾波器 觀察屏或光電檢測面 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?首先用一塊標(biāo)準(zhǔn)試樣 (或合格品 )，例如，圖 532b )所示的二維矩形孔，放在圖 535所示裝置中試件 4的位置上，獲得傅里葉變換圖 (圖 532c)，用照片攝取下來，其負(fù)片是一張強度空間濾波器。利用這個性質(zhì)就可進(jìn)行檢測。 在尺寸方面 ， 可測量非透明材料的細(xì)絲直徑 ， 圓孔直徑及方孔與長方孔的寬度 ，超薄零件或材料的厚度 ，零件的高度 、 縫寬 ， 易變形件尺寸 （ 如超薄套筒的外徑與 “ O”形橡膠密封圈的內(nèi) 、 外徑及橫斷面直徑 ） 、 軸的直徑 在形位誤差方面 可以測量圓柱形外表面母線及刀口尺刃線的直線度誤差 、 外回轉(zhuǎn)表面的圓度 、 圓柱度 、 同軸度 、 跳動誤差及垂直度 、 平行度等誤差 多功能激光測量儀 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 167。從狹縫 8到掃描反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸的距離加上旋轉(zhuǎn)軸到物鏡的距離應(yīng)等于物鏡的焦距 f 衍射光經(jīng)物鏡 5在其焦面上形成衍射 掃描反射鏡 ， 用以形成衍射條紋在光電倍增管10前的輸入狹縫 8上掃描 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 從光電倍增管得到的電信號，經(jīng)放大和變換電路 11，形成矩形脈沖信號，此信號的寬度相應(yīng)于衍射條紋的間隔，這個脈沖再經(jīng)微分，限幅和邏輯電路 12就可測量脈沖寬度，最后用數(shù)字頻率計 13顯示。 ? 4是馬達(dá)使光強調(diào)制器作旋轉(zhuǎn)進(jìn)行信號調(diào)制 。 ?被測物體放在物鏡前面，由于接受平行光平面物體位置移動，不影響衍射條紋的光強分布。此時衍射圖形出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象。觀察屏上的衍射條紋可直接用線紋尺測量，也可用照相記錄測量或光電測量。當(dāng)用一個探測器測量時，其位置應(yīng)放在靈敏度和動態(tài)范圍最好的 A點或 B點進(jìn)行。 (511) 0011w w R nxx?? ??? ? ? ?????當(dāng)被測物尺寸改變 時，相當(dāng)于狹縫尺寸 改變 ，衍射條紋的位置隨之改變，由式（ 511），則 ??起始衍射條紋中心位置 最后縫寬 變動后衍射條紋中心位置 起始縫寬 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 單縫衍射 ? 單縫衍射測量的分辨力、準(zhǔn)確度和量程 ? 測量分辨力 — 能分辨的最小量值： ? 測量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ? 測量量程一般為 ~。因此，當(dāng)單縫在 方向時，衍射條紋僅沿 x方向分別。即 ( , ) ( , ) e x p [ ( , ) ]F A i? ? ? ? ? ? ???式中 ，是孔平面上的復(fù)振幅分布；設(shè)照明是平行光正入射，波面與孔平面重合 。 2dR ?? 時為菲涅爾衍射 R 是孔與屏之間的距離 d 是孔 H的直徑 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 當(dāng)觀察屏 E3處在較遠(yuǎn)的位置上，用透鏡才能觀察到的衍射現(xiàn)象則稱遠(yuǎn)場衍射。 ?通常把衍射現(xiàn)象分為二類 : 1）菲涅耳衍射，光源和觀察屏 (或二者之一 )離衍射屏距離有限，又稱為近場衍射 。 2）夫瑯和費衍射，光源和觀察屏距離衍射屏都相當(dāng)于無限遠(yuǎn)，因而又稱為遠(yuǎn)場衍射。按幾何光學(xué)的觀點。 是孔面上波面的振幅分布； 為波面上的位相分布，即孔平面上各點與適合參考點，例如 o點（孔中心點坐標(biāo)點）的位相差。單縫在 方向時，衍射條紋沿 y軸分別，這點對以后安置光電器件，進(jìn)行條紋測量師很重要的。 2dd nwwx nR ??2 2 22() nc R xn n nn R n n Ru w u u ux x x???? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? He— Ne激光器波長穩(wěn)定度一般優(yōu)于 106，這項誤差可不予考慮。但在用一個探測器的情況下，激光功率的不穩(wěn)定性一級被測物體有橫向位移時，對測量結(jié)果有很大影響。 2 /Rw ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) nRnwx??由公式（ 511） 來計算 w， nx tn ?為計算方便，設(shè) ，則 Rwt??現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) y y1 = tg u o ? 2? ? 2? y2 = + + 測兩次，聯(lián)立求解。沒有物鏡也可以，這時衍射條紋的尺寸由觀察距離決定，所占空間較大。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 激光器 光調(diào)制器 被測件 光闌 透鏡 衍射條紋 光調(diào)制器 上述測量系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但存在著缺點，這主要是：激光功率起伏，被測物位移光電探測器性能不穩(wěn)定都將影響測量精度。 14,15是電源，具體的電子學(xué)功能框圖如圖 526b）所示 激光器 望遠(yuǎn)鏡縮束系統(tǒng) 被測體 物鏡 避光罩 掃描反射鏡 濾波片 裝置原理圖 圖 526 激光衍射測量儀 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 光電倍增管 射極跟隨器 放大器 微分電路 具有增益的放大器 施密特電路 計算觸發(fā)器 多諧振蕩器 排出電路 附合電路 圖 526 激光衍射測量儀 信號處理功能框圖 電信號的處理波形如 527所示 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 從光電探測器上得到的電信號 是 VP,VP經(jīng)跟隨器送到放大器的輸入端，它負(fù)載作為微分電路，得到微分信號 Vd， Vd經(jīng)自動增益放大器，進(jìn)入施密特電路，得到脈沖序列 Vu， Vu是邏輯電路的輸入，邏輯電路由計數(shù)器，附合電路和排出電路組成。 53 實際的應(yīng)用 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 一、間隙或間隙變化的測量 二、位移與間隙的遠(yuǎn)距離測量 主要內(nèi)容 七、波前測量 三、表面缺陷的自動檢測 四、細(xì)絲及薄帶尺寸的測量 五、角度的精密測量 六、全場測量 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 主要應(yīng)用間隙計量法、反射衍射法以及分離間隙法來完成測試任務(wù)，應(yīng)用的實例有薄膜涂層厚度測量 一、間隙或間隙變化的測量 具有分離值 z的衍射測量系統(tǒng) 激光器 —— 發(fā)出激光束 2， 柱面透鏡 —— 擴束 被測對象 —— 表面涂有塑性膜層的紙質(zhì)材料或聚脂薄膜 滾筒 —— 傳送被檢薄膜 刀刃 —— 與 4的表面錯開 z 機械測微器 —— 可準(zhǔn)確測出 7的移動量 驅(qū)動馬達(dá)由光電二極管檢測電路控制 —— 用于自動對準(zhǔn)衍射條紋 電表 —— 顯示放大后的衍射條紋的光強訊號 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 1濾波器 —— 用來消除滾筒的振動、滾筒幾何形狀偏差以及其他微小振動等所引起的誤差，并取其平均效應(yīng) 1訊號放大器 —— 放大衍射條紋的光強訊號 1干涉濾光片 —— 用于消除雜散光影響 1條紋的分布 —— 方向是垂直于狹縫方向的 1差動放大器 ——放大輸出信號經(jīng) 1電表 —— 顯示輸出信號（經(jīng)差動放大器 17放大） 1光電檢測器 —— 由光電二極管組成 具有分離值 z的衍射測量系統(tǒng) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?機械測微器 8，可準(zhǔn)確測出 7的移動量，用于校準(zhǔn)電表10的刻度值 測量涂層厚度的方法 ?首先是將沒有涂層的薄膜通過滾筒 6，調(diào)整電表指零