本文關(guān)鍵詞：基于雙光柵的細(xì)絲直徑測(cè)量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微米量級(jí)細(xì)絲直徑的測(cè)量在實(shí)驗(yàn)室研究以及微型加工工藝中具有特別重要的意義,尤其是在微型機(jī)械、生物儀器、光電加工、紡織等不同領(lǐng)域產(chǎn)品的行業(yè)中,許多場(chǎng)合要求對(duì)微米量級(jí)細(xì)絲進(jìn)行精確的測(cè)量。本文在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,以提高細(xì)絲直徑的測(cè)量精度為目的,主要完成了以下幾個(gè)部分的工作：一、提出了一種全新的雙光柵測(cè)徑方法。在衍射測(cè)徑系統(tǒng)之后加入高密度光柵對(duì)細(xì)絲衍射譜進(jìn)行二次衍射,充分利用光柵的細(xì)分放大性能,放大了所需測(cè)量的級(jí)次間距,以提高測(cè)量的精度。二、闡述了對(duì)線陣相機(jī)所測(cè)得的衍射譜初始信號(hào)的處理方法。使用基于巴特沃斯低通濾波器的零相位濾波器對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行濾波,通過測(cè)定衍射譜對(duì)應(yīng)的傅里葉空間頻譜中的極值來自適應(yīng)地確定濾波器截止頻率；通過對(duì)初始極值點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次二次擬合得到亮暗級(jí)次的精確位置；在使用所測(cè)級(jí)次間距計(jì)算細(xì)絲直徑的數(shù)值方法中,選擇收斂速度更快的牛頓迭代法。三、介紹了實(shí)際搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置,并根據(jù)裝置中的固定參數(shù)確定其他設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)夫瑯禾費(fèi)近似條件確定裝置中的衍射距離,并使用標(biāo)準(zhǔn)光柵測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)細(xì)絲到光柵和光柵到線陣相機(jī)的距離；根據(jù)衍射距離選擇細(xì)絲衍射級(jí)次m和光柵衍射級(jí)次n;設(shè)計(jì)了濾波片的尺寸和開口寬度。四、使用所設(shè)計(jì)的裝置在相同的條件下分別使用雙光柵衍射法和經(jīng)典衍射法對(duì)實(shí)際直徑為100.2、120.1和140.8μmm的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)絲進(jìn)行測(cè)量和比較,雙光柵衍射法測(cè)量的結(jié)果分別為99.5、121.0、141.6μm,經(jīng)典衍射法測(cè)量的結(jié)果分別為102.4、121.8、142.0μm,雙光柵衍射法平均相對(duì)測(cè)量誤差為0.68%,相比于經(jīng)典衍射法的1.53%降低了56%。在對(duì)兩種方法中各個(gè)因素造成誤差的分析中,雙光柵衍射法的不確定度分別為0.83、1.16、1.56μm,經(jīng)典衍射法的不確定度分別1.01、1.41、1.92μm,從而驗(yàn)證了雙光柵衍射法的優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：細(xì)絲直徑測(cè)量 夫瑯禾費(fèi)衍射 光柵 不確定度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP274
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1. 緒論11-23
• 1.1. 研究目的和意義11
• 1.2. 課題研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1. 接觸式測(cè)量方法11-12
• 1.2.2. 非接觸式測(cè)量方法12-16
• 1.2.2.1. 成像測(cè)量法12-13
• 1.2.2.2. 干涉法13-14
• 1.2.2.3. 激光掃描法14
• 1.2.2.4. 投影成像法14-16
• 1.2.3. 衍射測(cè)量法及其發(fā)展現(xiàn)狀16-21
• 1.2.3.1. 計(jì)算模型的改進(jìn)17-18
• 1.2.3.2. 衍射譜的處理方法18-20
• 1.2.3.3. 其他改進(jìn)20-21
• 1.3. 課題研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)21-23
• 2. 雙光柵測(cè)徑系統(tǒng)原理23-34
• 2.1. 光學(xué)衍射原理基礎(chǔ)23-30
• 2.1.1. 夫瑯禾費(fèi)衍射原理23-26
• 2.1.2. 巴比涅原理26
• 2.1.3. 細(xì)絲衍射原理26-28
• 2.1.4. 光柵衍射原理28-30
• 2.2. 雙光柵測(cè)徑系統(tǒng)的基本原理30-33
• 2.2.1. 基本原理30-32
• 2.2.2. 理論分析32-33
• 2.3. 本章小結(jié)33-34
• 3. 衍射譜特征提取算法研究34-48
• 3.1. 原始衍射譜的濾波算法34-42
• 3.1.1. 基本數(shù)字濾波算法34-37
• 3.1.1.1. 均值濾波35
• 3.1.1.2. 中值濾波35
• 3.1.1.3. 低通濾波35-37
• 3.1.2. 零相位數(shù)字濾波器37-38
• 3.1.3. 截止頻率w_c的確定38-42
• 3.2. 衍射譜中亮暗級(jí)次位置的查找算法42-43
• 3.3. 計(jì)算細(xì)絲直徑的數(shù)值算法43-46
• 3.3.1. 二分法44-45
• 3.3.2. 牛頓迭代法45-46
• 3.4. 本章小結(jié)46-48
• 4. 雙光柵測(cè)徑系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置與參數(shù)48-59
• 4.1. 實(shí)驗(yàn)裝置48-49
• 4.2. 實(shí)驗(yàn)裝置中的固定參數(shù)49-52
• 4.2.1. 激光器49
• 4.2.2. 標(biāo)準(zhǔn)細(xì)絲49-50
• 4.2.3. 光柵50-51
• 4.2.4. 線陣相機(jī)51-52
• 4.3. 實(shí)驗(yàn)裝置中的設(shè)計(jì)參數(shù)52-56
• 4.3.1. 實(shí)驗(yàn)裝置中器件的衍射距離52-53
• 4.3.2. 衍射級(jí)次m和n的選擇53-55
• 4.3.3. 濾波片的設(shè)計(jì)55-56
• 4.4. 實(shí)驗(yàn)軟件56-58
• 4.5. 本章小結(jié)58-59
• 5. 實(shí)驗(yàn)分析59-69
• 5.1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-62
• 5.1.1. 雙光柵衍射法測(cè)量細(xì)絲直徑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-60
• 5.1.2. 經(jīng)典衍射法測(cè)量細(xì)絲直徑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-61
• 5.1.3. 兩種測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析61-62
• 5.2. 不確定度分析62-67
• 5.2.1. 雙光柵測(cè)徑系統(tǒng)的不確定度62-66
• 5.2.1.1. 級(jí)次間距的測(cè)量誤差△x63-66
• 5.2.1.2. 系統(tǒng)參數(shù)的誤差66
• 5.2.1.3. 合成不確定度66
• 5.2.2. 經(jīng)典衍射法的不確定度66-67
• 5.2.3. 兩種方法不確定度的分析與比較67
• 5.3. 本章小結(jié)67-69
• 6. 總結(jié)與展望69-71
• 6.1. 總結(jié)69-70
• 6.2. 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 作者簡(jiǎn)介76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76

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本文編號(hào)：283055