【正文】 ?當(dāng)有涂層的薄膜通過滾筒，縫寬變小，條紋向前移動(dòng)，亮條紋進(jìn)入光電管，電表顯示就相應(yīng)于涂層厚度的條紋移動(dòng)量 ?根據(jù)電表的偏擺就可準(zhǔn)確測定涂層厚度及其變化量，分辨率達(dá)到 采用滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)激光束進(jìn)行閃頻調(diào)制，使?jié)L筒每轉(zhuǎn)到同一位置時(shí)，激光束就照射狹縫，借以排除滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)的徑向跳動(dòng)和幾何形狀偏差對(duì)測量的影響 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 二、位移與間隙的遠(yuǎn)距離測量 衍射傳感器的原理示意圖 利用雙金屬片把溫度轉(zhuǎn)換成位移值的一種衍射傳感器 測定變形或膨脹系數(shù)的衍射傳感器原理圖 把壓力變成直線位移的衍射傳感器原理 雙金屬片 刀刃 衍射條紋 光電探測器 運(yùn)算放大器 記錄裝置 試件 刀刃 透明窗 光電檢測器 真空模擬室 膜盒 杠桿 刀刃 光電檢測器 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 三、表面缺陷的自動(dòng)檢測 ? 利用激光衍射進(jìn)行表面缺陷檢測是 70年代開始的，最近已成功的對(duì)金屬篩孔、集成電路掩模、纖維、線材以及硅片的表面等進(jìn)行檢測，已具有實(shí)用價(jià)值。 ?這個(gè)光列陣對(duì)稱于光軸。 ?檢測時(shí)，將這張濾波器置于圖 535中 6的位置，把被檢的有缺陷的試件置于 4的位置上。較簡單的一種組合濾波器是同心圓形式，如圖 536所示。實(shí)際上并沒有測量其實(shí)際外徑，故很不可靠。當(dāng)衍射條紋通過狹縫光欄照射光電池時(shí)，分界線兩邊接收到的光強(qiáng)就轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由差動(dòng)放大器 9放大，最后由電表 l0顯示。 ?用電視的視頻掃描線，將衍射圖像轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，然后與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的 5的衍射電訊號(hào)進(jìn)行比較。實(shí)際上，測定還要用標(biāo)定細(xì)絲直徑 dr來校正，即 d = (ir/r)dr，而 ir是參考細(xì)絲的衍射條紋間隔。當(dāng)薄帶表面對(duì)激光束的不垂直度為 1176。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 六、全場測量 激光衍射測量不僅發(fā)生在一點(diǎn)上，而且發(fā)生上在被激光照明的狹縫全長上。得到一種新的光束偏轉(zhuǎn)和調(diào)制效應(yīng)，這是許多光學(xué)裝置和研究技術(shù)的基礎(chǔ)。在一塊薄的半透明基板上沉積兩個(gè)同心圓環(huán)，如圖中 (a)所示，內(nèi)環(huán)是一個(gè)十分清潔的小圓孔用于接受聚焦的光束并由衍射產(chǎn)生球面波，而較大的徑向區(qū)是半透明的，用以使被測光束通過光強(qiáng)適當(dāng)衰減，圖中 (b)是這二束光產(chǎn)生干涉而提供干涉圖的原理。這種方法與常規(guī)的方法相比，裝置簡單，精度可達(dá)到接近干涉測角的量級(jí)，測量范圍是 1176。 ?利用互補(bǔ)原理，測量薄帶寬度 b，相當(dāng)于測量縫寬為 b的無限長狹縫。 測定 Fraurihofer衍射條紋的間隔 i，即 21XXi m??X X2是衍射條紋左邊和郵編最小值的位置； m是 X1與 X2之間的衍射條紋數(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 顯然測 徑 精度主要由測定衍射條紋間隔的精度決定。因此，當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)直徑校準(zhǔn)電表零位后，電表上的刻度就反映漆包線的外徑變化，從而可以控制漆包線的生產(chǎn)。測量精度在 l微米左右 裸線 線軸 導(dǎo)輪 漆糟 粘漆軸 烘箱 激光器 觀察屏 收線軸 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) HeNe激光器 1發(fā)出的激光經(jīng)反射鏡 2照射在導(dǎo)輪 3上移動(dòng)著的漆包線 4，導(dǎo)輪的作用是穩(wěn)定線徑的位置。用光學(xué)投影法時(shí)又因邊界衍射效應(yīng)，測量不準(zhǔn)。而高級(jí)次衍射光則曝光不足，甚至得不到記錄。 當(dāng)以 角的激光束來照射運(yùn)動(dòng)中的細(xì)絲，照射光直徑為 ，掃描頻率為 2. 5kHz時(shí)，可檢測細(xì)絲上寬約 0. 1 mm，長 2rnm的表面缺陷。 2. 二次傅里葉變換檢測法 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?當(dāng)散射的頻譜對(duì)稱于光軸而且被測物在照明光源范圍內(nèi)作垂直于光軸方向的移動(dòng)時(shí)，頻譜沒有變化。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 在表面粗糙度方面 ，可測量加工紋理為規(guī)則和比較規(guī)則的回轉(zhuǎn)體外表面的微觀不平度間距及加工時(shí)的走刀量。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 這種情況下，△ L造成的被測尺寸誤差是 22244nRwLL R L????測量孔的直徑時(shí)，可用如下一組公式 2222 2 2( 2 / ) 484n n nnnnD nk d R dnk RDdd R d?????? ?????? ? ????式中： kn為 n級(jí)衍射環(huán)內(nèi)包含的暗環(huán)或亮環(huán)數(shù)目； dn為第 n個(gè)暗環(huán)或亮環(huán)的直徑 (548) (549) 利用式 (549)測量孔的直徑時(shí)，孔深在 10mm內(nèi)仍有較高的精度 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 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 濾波片和避光罩的作用是消除雜散光和背景光對(duì)光電倍增管的影響。 ? 當(dāng)被測件尺寸大于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí) ， 光電探測器 P1的信號(hào)增大 ， 而 P2的信號(hào)減小 ， 被測件尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸使電信號(hào)做相反變化 。 5）信號(hào)處理器 —— 把光電信號(hào)加工處理，提取有用信息，并把它轉(zhuǎn)換成測量方便的形式。 光電器件 磁盤 磁頭 θ b) 測量磁盤系統(tǒng)的間隙 c) 直線性偏差 θ 試件 標(biāo)準(zhǔn)反射面 θ 試件 標(biāo)準(zhǔn)刃邊 a) 評(píng)價(jià)表面質(zhì)量 圖 514 反射衍射法應(yīng)用實(shí)例 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 四 分離間隙法 ? 在實(shí)際測量中，常會(huì)遇到組成狹縫的兩棱邊不在同一平面內(nèi)，即存在一個(gè)間隔 w。 二、 間隙測量法 a)比較測量 b） 測量輪廓 c） 測量應(yīng)變 圖 58 間隙測量法的應(yīng)用 參考邊 w 參考邊 工件 激光 w 參考物 試件 w 激光 激光 P 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) a)比較測量 b） 測量輪廓 c） 測量應(yīng)變 間隙測量法的應(yīng)用 參考邊 w 參考邊 工件 激光 w 參考物 試件 w 激光 激光 P 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 激光器 柱面擴(kuò)束透鏡 工件 參考物 成像物鏡 觀察屏或光電器件接收平面 微動(dòng)機(jī)構(gòu) 當(dāng) 時(shí)，觀察屏離開工件較遠(yuǎn)，這時(shí)還可取消物鏡5，直接在觀察屏 6上測量衍射條紋。 52 激光衍射計(jì)量技術(shù) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 一、基本方案及其分析 主要內(nèi)容 二、間隙計(jì)量法 三、反射衍射法 四、分離間隙法 五、互補(bǔ)測定法 六、愛里圓測定法 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 一、基本方案及其分析 方案分類 （ 1）記錄固定點(diǎn)衍射強(qiáng)度的方法（圖 55a中 A和 B點(diǎn)） （ 2）記錄衍射分布特征尺寸 (指衍射射分布極值點(diǎn)之間的距離或角量 )的方法（圖 55b中的 t） 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 被測物體 （狹縫，寬度為 ω ） 第一種方法 在記錄點(diǎn) (θ=常數(shù)的點(diǎn) )上衍射條紋的光強(qiáng)與尺寸 w的關(guān)系 表示正比于激光功率的光強(qiáng)度 0IIu??s in /u ? ? ?? ， θ為衍射分布點(diǎn)的角坐標(biāo)值 評(píng)估方法 ?線性，被測物體可能的空間位置變化等方面 ?測量要求的靈敏度 ?尺寸變化的動(dòng)態(tài)范圍 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 確保最大的靈敏度，得到最佳測量位置的 θ坐標(biāo)值為 w與最大靈敏度的關(guān)系式，寫成 (1)靈敏度隨 w(被測尺寸 )的減小而變小，影響小尺寸的精密測量 (2)靈敏度隨 i 增大而變小，即記錄點(diǎn)遠(yuǎn)離衍射中心時(shí)，靈敏度變小，因而希望記錄傳感器盡量靠近中心極大值處 (3)靈敏度與激光功率有關(guān)，要求功率穩(wěn)定的激光器與限制被測物體的空間位移 結(jié)論： 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 圖中曲線表示探測器置于 A點(diǎn)或 B點(diǎn)的信號(hào)變化。 , 2 , 3 , . . . , n? ? ? ? ?? ? ? ? ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) s inw?????因?yàn)? ，對(duì)暗條紋則有 即 s inwn????當(dāng) 不大時(shí)，有 s in nxtg R?? ?第 n級(jí)暗紋中心距中央零級(jí)條紋中心的距離 為觀察屏距單縫平面的距離 s inw n? ??? ?（ n=1,2,3,… ） (510) 因此，式（ 510）可以寫成 nxwnR ??現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) nRnwx??最后寫成 衍射計(jì)量的基本公式。由于