【摘要】：光學(xué)元件表面質(zhì)量的精確評(píng)價(jià)是光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中重要的問(wèn)題之一。表面質(zhì)量包括面形、波紋度及粗糙度。目前,測(cè)量面形和波紋度常用的儀器是以高精度的干涉儀為主,測(cè)粗糙度通常使用輪廓儀。通過(guò)測(cè)量可以快速地獲得表面參數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)。不同廠(chǎng)家的儀器給出的評(píng)價(jià)參數(shù)不同,如何建立不同儀器測(cè)量結(jié)果的關(guān)聯(lián)性,從而實(shí)現(xiàn)各儀器測(cè)量結(jié)果的相互轉(zhuǎn)換成為重要的問(wèn)題。在測(cè)量過(guò)程中,評(píng)價(jià)參數(shù)不同、儀器選用不同,會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不統(tǒng)一。本文圍繞平面光學(xué)元件的表面質(zhì)量評(píng)價(jià)開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作,論述了表面質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀,分析了表面質(zhì)量評(píng)價(jià)的基本參數(shù),對(duì)面形評(píng)價(jià)參數(shù)的穩(wěn)定性及關(guān)聯(lián)性展開(kāi)研究,對(duì)輪廓儀測(cè)量結(jié)果的一致性進(jìn)行分析。首先,給出了平面光學(xué)元件表面質(zhì)量評(píng)價(jià)中峰谷值、均方根值、功率譜密度和粗糙度的定義及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。其次,針對(duì)高精度光學(xué)元件表面質(zhì)量評(píng)價(jià)中峰谷值的偶然性和不確定性,利用仿真和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)不同波面的PV、PVm、PV20、PVq和PVr進(jìn)行了重復(fù)性和穩(wěn)定性分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PVq和PVr的穩(wěn)定性?xún)?yōu)于PV、PVm和PV20。接著,通過(guò)分析單項(xiàng)像差、多項(xiàng)像差綜合波面和實(shí)際測(cè)量波面中峰谷值和均方根值之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)對(duì)于單項(xiàng)像差或多項(xiàng)像差綜合的波面,使用單一的PV值或RMS值即可評(píng)價(jià);對(duì)于實(shí)際測(cè)量的波面,需要PV和RMS參數(shù)綜合評(píng)價(jià)。最后,使用Form TalysurfPGI Optics接觸式輪廓儀和NewViewTM8000 Series 3D.光學(xué)表面輪廓儀對(duì)不同微觀(guān)形貌的樣件進(jìn)行測(cè)量,分析了采樣點(diǎn)數(shù)、測(cè)量范圍及基準(zhǔn)線(xiàn)的選擇對(duì)結(jié)果的影響;通過(guò)設(shè)定取樣長(zhǎng)度,計(jì)算高斯濾波中線(xiàn)、最小二乘中線(xiàn)、最小二乘曲線(xiàn),對(duì)不同評(píng)定基準(zhǔn)下的粗糙度值進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)評(píng)定長(zhǎng)度等于五段的取樣長(zhǎng)度時(shí),三種評(píng)定基準(zhǔn)下的粗糙度值與輪廓儀測(cè)量結(jié)果偏差較小,其中,最小二乘中線(xiàn)下的評(píng)定結(jié)果最接近輪廓儀的測(cè)量結(jié)果。采用方差分析法對(duì)儀器的重復(fù)性和再現(xiàn)性進(jìn)行評(píng)定,NewViewTM8000 Series 3D光學(xué)表面輪廓儀的%GRR等于25.65%,依據(jù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),可知該儀器可以正常使用。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)評(píng)價(jià)參數(shù)的穩(wěn)定性和關(guān)聯(lián)性、輪廓儀的一致性進(jìn)行分析,為光學(xué)元件表面質(zhì)量的評(píng)價(jià)提供了參考,具有重要的意義。
【圖文】：

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2.1 激光干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀激光干涉儀的發(fā)展，國(guó)外研究的比較早，美國(guó)的 zygo 公司[8]研制出 GPITM，VerifireTM，Dynafiz 系列的干涉儀，實(shí)物圖如圖 1.1 所示�？趶綇� 25mm 到 810mm。其中 GPITM系列口徑為 100mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/20�？趶綖� 300mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/10。同時(shí)該公司研發(fā)的 MetroPro 軟件可以對(duì)干涉儀測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，隨后又研發(fā)了 Mx 軟件。美國(guó)的 Veeco[9]公司研制出 610mm 的斐索型干涉儀（如圖 1.2 所示），用于測(cè)量美國(guó)點(diǎn)火裝置中光學(xué)元件的質(zhì)量，其 PV 精度優(yōu)于λ/10，同時(shí)該公司還研發(fā)了 WykoVersion32數(shù)據(jù)分析軟件，用于分析評(píng)價(jià)面形質(zhì)量。澳大利亞研制出 LADI300 型大口徑干涉儀[10,11]，口徑為 320mm，其 RMS 值的重復(fù)性?xún)?yōu)于 0.5nm。美國(guó) 4D technology 公司[12]研制了適用于不同光波段的斐索干涉儀（如圖 1.3 所示）、泰曼格林干涉儀，其數(shù)據(jù)處理軟件使用的是 4SightTMData 分析軟件。

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2.1 激光干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀激光干涉儀的發(fā)展，國(guó)外研究的比較早，美國(guó)的 zygo 公司[8]研制出 GPITM，VerifireTM，Dynafiz 系列的干涉儀，實(shí)物圖如圖 1.1 所示。口徑從 25mm 到 810mm。其中 GPITM系列口徑為 100mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/20�？趶綖� 300mm 的干涉儀 PV 精度優(yōu)于λ/10。同時(shí)該公司研發(fā)的 MetroPro 軟件可以對(duì)干涉儀測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，隨后又研發(fā)了 Mx 軟件。美國(guó)的 Veeco[9]公司研制出 610mm 的斐索型干涉儀（如圖 1.2 所示），用于測(cè)量美國(guó)點(diǎn)火裝置中光學(xué)元件的質(zhì)量，其 PV 精度優(yōu)于λ/10，同時(shí)該公司還研發(fā)了 WykoVersion32數(shù)據(jù)分析軟件，，用于分析評(píng)價(jià)面形質(zhì)量。澳大利亞研制出 LADI300 型大口徑干涉儀[10,11]，口徑為 320mm，其 RMS 值的重復(fù)性?xún)?yōu)于 0.5nm。美國(guó) 4D technology 公司[12]研制了適用于不同光波段的斐索干涉儀（如圖 1.3 所示）、泰曼格林干涉儀，其數(shù)據(jù)處理軟件使用的是 4SightTMData 分析軟件。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李晉惠;王飛;范博洋;;基于ASTM方法的光學(xué)平面面形檢測(cè)[J];光學(xué)儀器;2015年01期

2 陳科偉;;手機(jī)鏡片非球面面形精度PV評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析[J];光電技術(shù)應(yīng)用;2014年04期

3 張爽;高金剛;王華;王偉;;基于Minitab軟件對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)重復(fù)性與再現(xiàn)性研究[J];長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

4 嚴(yán)麗;李萌;;切比雪夫多項(xiàng)式擬合衛(wèi)星軌道與鐘差的精度分析[J];測(cè)繪科學(xué);2013年03期

5 孫淑珍;周波;;基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)分析方法及其應(yīng)用[J];北華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

6 謝蘇隆;;Zernike多項(xiàng)式擬合曲面中擬合精度與采樣點(diǎn)數(shù)目研究[J];應(yīng)用光學(xué);2010年06期

7 高波;李瑞潔;魏小紅;陳磊;李強(qiáng);;關(guān)于光學(xué)元件面形評(píng)價(jià)參數(shù)峰谷值(PV)的分析[J];應(yīng)用光學(xué);2010年06期

8 崔長(zhǎng)彩;蔣向前;李小改;劉曉軍;;ISO5436-2的表面形貌評(píng)定基準(zhǔn)[J];光學(xué)精密工程;2009年05期

9 陶靈丹;曾其勇;;表面粗糙度儀的測(cè)量系統(tǒng)分析[J];計(jì)量與測(cè)試技術(shù);2009年02期

10 肖剛,謝鐵邦,王選擇;一種小型相位光柵干涉式(PGI)微位移傳感器[J];計(jì)量技術(shù);2005年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 曾雪鋒;光學(xué)表面頻段誤差對(duì)成像質(zhì)量的影響研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

2 許景波;高斯濾波器逼近理論與應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 李惠芬;基于新一代GPS體系的表面穩(wěn)健高斯濾波技術(shù)的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

4 張蓉竹;ICF系統(tǒng)光學(xué)元件高精度波前檢測(cè)技術(shù)研究[D];四川大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 張曉杰;超精密加工表面的白光掃描干涉測(cè)量系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2014年

2 周波;測(cè)量系統(tǒng)分析在質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué);2012年

3 付移風(fēng);基于免疫記憶的表面粗糙度濾波算法研究[D];寧波大學(xué);2010年

4 陳建超;超精密加工表面粗糙度測(cè)量方法對(duì)比及功率譜密度評(píng)價(jià)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 李其德;白光掃描干涉三維表面形貌測(cè)量技術(shù)的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

6 劉憲芳;超精密加工表面的功率譜密度與分形表征技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

7 戴斌飛;面形精度評(píng)價(jià)方法研究[D];蘇州大學(xué);2005年

8 肖虹;激光干涉式大量程表面輪廓儀的研制[D];華中科技大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2640930