【正文】 ， 3 振動反射鏡 , 4 被檢細(xì)絲， 5 成像透鏡， 6 反射鏡， 7 空間濾波器， 8 光電倍增管， 9 數(shù)據(jù)處理器。 利用透鏡衍射的二次傅里葉變換，獲得被檢缺陷的像，用目視或光電檢測直接判定缺陷以及找到缺陷位置的方法。這種方法在工業(yè)電視日益普及的條件下，很有實際意義。 實際工作中，主要是采用： 1）小尺寸高靈敏度的光電探測器， 2）在光電探測器前放置狹縫， 3）調(diào)制激光光強(qiáng)， 4）采用精度高于 測器，讀出 L。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 激光束 光強(qiáng)調(diào)制器 被測物 光源 馬達(dá) ? 這種測量系統(tǒng) ， 其測量范圍是標(biāo)注尺寸的 ﹪ 到 +﹪ ，測量精度是被測尺寸的 ﹪ ， 這種測量系統(tǒng)要求被測件有正確的定位 ， 不能在激光束中位移 。 4）光電探測器 —— 把衍射條紋的光強(qiáng)變換成電訊號。 ? 從實例可見，該法易于實現(xiàn)檢測自動化，其檢測靈敏度可達(dá) ～ 。 結(jié)論： 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 衍射角與被測物尺寸 w的關(guān)系取一級近似，則 實際上的測量系統(tǒng)大多數(shù)利用物鏡焦面上的衍射條紋，這是，衍射極值間的先尺寸 Lm,n與被測物尺寸 w的關(guān)系是 目前在實際應(yīng)用中得到發(fā)展的技術(shù)方案大多數(shù)屬于第二種基本方案，主要有 （ 1）間隙測量法 （ 2）反射衍射法 （ 3）分離間隙法 （ 4）互補(bǔ)測量法 （ 5）愛里圓測量法 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 間隙測量法是基于單縫衍射原理。限制了衍射計量的應(yīng)用范圍 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 167。利用暗條紋作為測量指標(biāo)，就可以進(jìn)行計量。兩個方向上光強(qiáng)的大小按式（ 53），可寫出 當(dāng)光孔為單縫時， （對圖（ 52b）， L》 w）。用透鏡接收后，在透鏡的焦點上就觀察到十分清晰的遠(yuǎn)場衍射條紋 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 利用被測物與參考物之間的間隙所形成的遠(yuǎn)場衍射可以實現(xiàn)測量，如圖示。按照幾何光學(xué)的觀點，光線是直線前進(jìn)的，光在孔 H的邊緣通過的方向應(yīng)是 sa與sa′(虛線所示 )。 51 激光衍射計量原理 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 衍射最早用于光譜測量 ， 70年代才形成一種非接觸測量技術(shù) ， 1972年 ， 加拿大國家研究所提出了激光衍射測試方法 ，利用激光衍射條紋的變化來精密測量長度 、 角度 、 輪廓的一種全場計量方法 。激光衍射測量的基本原理是利用激光的夫瑯和費衍射。但實際上點像擴(kuò)大了，而且周圍還分布著亮度不大的圓環(huán)。 ( , )A ??( , )? ? ?( , ) 0? ? ? ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 在 E2平面上任一點 P的光強(qiáng)是 2( , ) ( , ) ( , )I f v f v f v? ? ????( , )fv?? ( , )fv? 是 的共軛數(shù) E2平面上任一點 P的振幅，應(yīng)該是此二維矩形函數(shù)的傅里葉變換，略去光能損失，則 當(dāng)光孔的形狀為矩形孔，矩形的高為 ，寬為 ，如圖（ 54a）所示。它們都是正弦函數(shù)和單調(diào)遞減函數(shù) 1/x的乘積： ，歸一化 sinc函數(shù)通常定義為 ，歷史上非歸一化 sinc函數(shù) (for sinus cardinalis)定義為 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 在這兩種情況下，函數(shù)在 0 點的奇異點有時顯式地定義為 1，sinc 函數(shù)處處可解析。 ? 取 L=1m， λ=， k=3， xk=10mm，可得到uc(b)=。因為，衍射光強(qiáng)變化時 C的斜率變化。 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 、 愛里圓測量法 ? 愛里圓測量法是基于圓孔的夫瑯和費衍射原理，可進(jìn)行微小孔徑的測量。 ? 激光束 1通過光強(qiáng)調(diào)制器 2， 過被測物 3（ 一般為細(xì)絲 ， 導(dǎo)線 ） 產(chǎn)生衍射 激光束 光強(qiáng)調(diào)制器 被測物 光源 馬達(dá) ? 兩個光電探測器 P1， P2放在一級衍射條紋極大值光強(qiáng)一半的地方 ， 取 P1， P2的差值信號送入微安表中 。因此，在實際使用中的衍射測量系統(tǒng)更多的將采用測定衍射條紋間隔的線尺寸或角尺寸，用下式求取被測尺寸 w： 224/w n R L R???衍射條紋級次 被測物衍射條紋記錄平面的距離 相對于中央零級條紋對稱的兩個亮紋或暗紋之間的距離 (546) 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 測定 w的誤差 △ w，由式（ 546）知主要由 R及 L的測量誤差決定，近似式是 22w R Lw R L? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?式中：△ R，△ L是測定 R及 L的測量誤差。 ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 由下式計算出被測尺寸 D () c o s4 mnf m nDNB? ?????（ 550） 單位時間內(nèi)反射鏡的轉(zhuǎn)數(shù) 物鏡焦距 m,n為衍射條紋序號 m,n為衍射條紋之間的時間間隔 測量 10微米物體的直徑時 ， 允許物體沿激光束軸向位移177。 衍射與頻譜關(guān)系 當(dāng)孔徑面上以一束平行光照射，其光振幅透射率分為 ，孔徑面上的衍射在 R遠(yuǎn)比孔徑尺寸大時，像面上的光振幅分布為 ( , )g ??現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 當(dāng)孔徑與像面間插入透鏡，使孔徑面成為透鏡的前焦面，像面是其后焦面，則后焦面上的光振幅分布是 xf? ??x, y為后焦面的光軸坐標(biāo)； f為透鏡焦距 yf? ??為光分別的空間頻率 式 (552)是孔徑面 在透鏡后焦面上的二維傅里葉變換， 當(dāng) 的圖形是圖 532b)所示的規(guī)則二維矩形，則一維方向上的光強(qiáng)度如圖 532c)所示。 ?這樣按式 (552)分布的頻譜其空間頻率就可以同時檢測出。 工作原理 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 二次傅里葉變換法的效果主要取決于空間濾波器的制作條件。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?為提高目視檢測缺陷的靈敏度，可采用圖 537所示的雙色檢查法。 實際應(yīng)用的例子 (一 )漆包線激光動態(tài)測徑儀 (三 )薄帶的精密測量 (二 )薄帶的精密測量 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) (一 )漆包線激光動態(tài)測徑儀 為了達(dá)到要求的漆層厚度，銅線要經(jīng)過多次涂漆和烘干。另一方面，當(dāng)漆包線漆層厚度公差較大時，允許條紋位置變化較大，這時可取一級條紋定位。 電視激光測徑儀的測量范圍是 0. 008~205mm，系統(tǒng)的精度 177。 fdi??則細(xì)絲直徑 d: 式中： f是 L2的焦距， 是波長 ?現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) ?鐘表工業(yè)中的游絲，電子工業(yè)中的各種金屬薄片，寬度在 1 mm以下。當(dāng)薄帶表面光潔度低于 ▽ 12時，反射光中散射成分增加，影響定位。生產(chǎn)中已證明這是一種有效的方法，既可用于梁和板的受壓、伸長、扭曲、變形測定上，也可用于基礎(chǔ)地基的變形研究上。利用兩塊倫奇(Ronchi )光柵的衍射形成莫爾偏轉(zhuǎn)法來測定各種火焰的溫度分布等高線圖，圖 550是利用視頻顯示的莫爾偏轉(zhuǎn)等高線裝置原理方框圖這種方法可以獲得實時的溫度分布圖。 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 利用衍射進(jìn)行變形的全場測量其不足之處是測量范圍不大，上面已經(jīng)敘及，狹縫間隙變大，衍射條紋變密，影響測量的靈敏度。 當(dāng)用對比較好的一級暗條紋作為測量對象，測出。由于寬度小于 1mm，厚度一般僅幾個微米。在 CCD前面放置與光軸同心的不透明掩模，用于防止中心線的飽和， CCD像元為 1024,像元間距為 25微米 。 當(dāng)選擇不同定位條紋時，圖中 b)是選用第三級亮條紋為定位條紋，把硅光電池 8的分界面對準(zhǔn)第三級亮條紋中心時，光電池兩邊光強(qiáng)相等，產(chǎn)生相等光電流，電表指零。從而實現(xiàn)人工調(diào)整涂漆參數(shù)，保證涂漆質(zhì)量。 ?用二次傅里葉變換法檢測大規(guī)模集成電路掩模上的缺陷時，可達(dá)到 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 四、細(xì)絲及薄帶尺寸的測量 隨著工業(yè)的發(fā)展，要求對各種細(xì)金屬絲、光導(dǎo)纖維、鐘表游絲等進(jìn)行非接觸高精度測量。例如，四級衍射光，其光強(qiáng)只有原光強(qiáng)的幾百分之一。 ?這種方法應(yīng)用的實例很多，例如，注射針的針頭檢查、筆跡鑒定、指紋判別，精密軸孔檢查、字符檢查、表面光潔度及醫(yī)學(xué)攝影檢查等。其主要方法有兩種 : 直接利用透鏡的傅里葉變換特性，在被測物體形成的頻譜圖形上用光探測器檢出 ,對信號進(jìn)行處理和分析，然后判定有否缺陷的方法。 1mm， 物鏡的畸變不大于 25 掃描反射鏡轉(zhuǎn)軸到光電探測器前狹縫的距離 測量精度可達(dá) % ??? ?% f? ? % ? ? % 現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù) 激光器 被測物體 物鏡 攝像機(jī) 計算邏輯電路 選擇器 顯示器 電視測量系統(tǒng)是利用電視掃描線來測定衍射條紋的間隔