隨著納米技術的發(fā)展,微位移檢測日益成為超精密加工與測量中的一項重要技術。其中,光柵微位移測量技術由于精度高、分辨率高、成本低、體積小、結構簡單等優(yōu)點受到人們廣泛關注。針對目前光柵微位移測量中光束衍射效率低、干涉信號對比度差和分辨力不高等問題,本文設計了一種光柵干涉型微位移測量系統(tǒng),并對其關鍵技術展開研究。利用零級衍射光與反射光的干涉效應,與四象限探測器和細分電路相結合,實現(xiàn)高精度的位移測量。首先,分析現(xiàn)階段幾種主流位移傳感器的測量方式,對比其優(yōu)缺點;區(qū)別于利用傳統(tǒng)幾何莫爾條紋原理的光柵尺系統(tǒng)成本高、結構復雜的缺陷,基于光柵衍射與干涉的微位移測量系統(tǒng)具有結構簡單、分辨力高的優(yōu)勢。其次,從原理上介紹了不同的光柵位移檢測技術,總結了波動光學中基本光柵衍射與干涉現(xiàn)象,然后運用傅里葉光學原理和光柵泰伯像原理分別分析單光柵結構與雙光柵結構的數學模型。相關工作為單光柵和雙光柵微位移測量系統(tǒng)的結構設計與仿真研究做鋪墊。然后,對光柵微位移測量系統(tǒng)光學結構展開設計研究,介紹所設計微位移傳感器工作原理,對整個微位移測量系統(tǒng)的結構進行規(guī)劃;重點對單光柵與雙光柵的光學結構進行優(yōu)化設計,然后通過軟件仿真分析其不同... 

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 國內外現(xiàn)狀分析
        1.2.1 國外微位移測量技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內微位移測量技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 國內外分析比較
    1.3 課題來源、目的及研究內容
2 光柵微位移測量系統(tǒng)的理論分析
    2.1 幾何光學原理
    2.2 波動光學原理
    2.3 傅里葉光學原理
        2.3.1 一維矩形光柵的透射函數
        2.3.2 單光柵微位移測量系統(tǒng)數學模型
    2.4 光柵泰伯像原理
        2.4.1 泰伯效應
        2.4.2 雙光柵微位移測量系統(tǒng)數學模型
    2.5 本章小結
3 光柵微位移測量系統(tǒng)的設計與研究
    3.1 單光柵微位移測量系統(tǒng)
        3.1.1 單光柵微位移測量系統(tǒng)結構設計
        3.1.2 單光柵微位移測量系統(tǒng)仿真分析
    3.2 雙光柵微位移測量系統(tǒng)
        3.2.1 雙光柵微位移測量系統(tǒng)結構設計
        3.2.2 雙光柵微位移測量系統(tǒng)仿真分析
    3.3 光柵加工與工藝設計
    3.4 本章小結
4 光柵微位移測量系統(tǒng)光電探測與性能測試
    4.1 高精度光電探測技術研究
        4.1.1 激光準直及擴束系統(tǒng)設計
        4.1.2 四象限探測技術研究
        4.1.3 光柵設計
    4.2 電子細分技術研究
    4.3 光柵微位移測量系統(tǒng)實驗與測試
        4.3.1 系統(tǒng)整體構成
        4.3.2 系統(tǒng)性能測試
    4.4 系統(tǒng)誤差分析
        4.4.1 光路因素
        4.4.2 電路因素
        4.4.3 環(huán)境因素
    4.5 本章小結
5 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 未來展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：3669738