【正文】 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的走刀量。 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 % ??? ?% f? ? % ? ? % 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 激光器 被測物體 物鏡 攝像機 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，也就是衍射分布兩個極值點之間相應(yīng)有幾根掃描線。 ?現(xiàn)代光學測試技術(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。 14,15是電源，具體的電子學功能框圖如圖 526b）所示 激光器 望遠鏡縮束系統(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。 現(xiàn)代光學測試技術(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，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級衍射環(huán)內(nèi)包含的暗環(huán)或亮環(huán)數(shù)目； dn為第 n個暗環(huán)或亮環(huán)的直徑 (548) (549) 利用式 (549)測量孔的直徑時，孔深在 10mm內(nèi)仍有較高的精度 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 激光器 望遠鏡縮束系統(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光電倍增管的影響。但實際上增大距離 R時，條紋平面上的照度迅速下降，同時 L增大，衍射極大光強的分布范圍增大，這都增加測定條紋中心值的困難，造成△ L的增大。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。 ? 當被測件尺寸大于標準尺寸時 ， 光電探測器 P1的信號增大 ， 而 P2的信號減小 ， 被測件尺寸小于標準尺寸使電信號做相反變化 。 P3提供監(jiān)控激光輸出功率的光電信號 。 ? 激光束 1通過光強調(diào)制器 2， 過被測物 3（ 一般為細絲 ， 導(dǎo)線 ） 產(chǎn)生衍射 激光束 光強調(diào)制器 被測物 光源 馬達 ? 兩個光電探測器 P1， P2放在一級衍射條紋極大值光強一半的地方 ， 取 P1， P2的差值信號送入微安表中 。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。 5）信號處理器 —— 把光電信號加工處理，提取有用信息，并把它轉(zhuǎn)換成測量方便的形式。 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 6）顯示部分 —— 指示出被測尺寸的數(shù)量。 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 現(xiàn)代光學測試技術(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，可進行微小孔徑的測量。測兩次，聯(lián)立求解。 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 標準反射面 θ 試件 標準刃邊 a) 評價表面質(zhì)量 圖 514 反射衍射法應(yīng)用實例 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 四 分離間隙法 ? 在實際測量中，常會遇到組成狹縫的兩棱邊不在同一平面內(nèi)，即存在一個間隔 w。 1 . 4 3 2 . 4 6 3 . 4 7? ? ? ?? ? ? ?， ， ， …??得 ，由作圖法可得次極大位置 tg ??? 由 求得 20 2s in( ) 0ddIdd?? ? ???極值 現(xiàn)代光學測試技術(shù) ?I0 ? ? ???2??3??亮紋的嚴格位置 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 亮紋位置 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 結(jié)果說明 間隙法作位移或者應(yīng)變值測量時，有兩種基本計量方法： 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 應(yīng)用舉例 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 三、反射衍射法 主要是用反射鏡形成狹縫 以 φ角入射的，縫寬為2w的單縫衍射 狹縫由刀刃 A與反射鏡B組成 反射鏡的作用是用以形成 A的像 A′ θ P A A′ L 2b b 棱緣 鏡像棱緣 反射表面 接收屏 反射衍射法原理圖 xk φ 現(xiàn)代光學測試技術(shù) 2 s i n 2 s i n ( )w w n? ? ? ?? ? ?暗條紋 激光對平面反射鏡的入射角 光線的衍射角 試件 A的邊緣與反射鏡之間的距離 遠場衍射 按三角級數(shù)展開 si n nxR? ?現(xiàn)代光學測試技術(shù) 代入整理得 1）給定 φ，已知 R， λ，一定衍射條紋級次 n，測定 xn，就可求得 w 說明： 2）由于反射效應(yīng)，裝置的靈敏度提高近一倍左右 反射衍射技術(shù)的應(yīng)用 1）表面質(zhì)量評價 2）直線性測定 3）間隙測定 2 c os sin2nnnRwxxR???????????現(xiàn)代光學測試技術(shù) 三 、 反射衍射測量法 ? θ角一般是任意的，測得某一入射角 θ位置的兩個 xn值代入公式，聯(lián)立解出 θ值和 w值。 2 /Rw ?現(xiàn)代光學測試技術(shù) nRnwx??由公式（ 511） 來計算 w， nx tn ?為計算方便，設(shè) ，則 Rwt??現(xiàn)代光學測試技術(shù) y y1 = tg u o ? 2? ? 2? y2 = + + 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)代光學測試技術(shù) 激光器 柱面擴束透鏡 工件 參考物 成像物鏡 觀察屏或光電器件接收平面 微動機構(gòu) 當 時，觀察屏離開工件較遠，這時還可取消物鏡5，直接在觀察屏 6上測量衍射