隨著納米技術(shù)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(shù)。其中,光柵微位移測量技術(shù)由于精度高、分辨率高、成本低、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點受到人們廣泛關(guān)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(shè)計了一種光柵干涉型微位移測量系統(tǒng),并對其關(guān)鍵技術(shù)展開研究。利用零級衍射光與反射光的干涉效應(yīng),與四象限探測器和細(xì)分電路相結(jié)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)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(shù),總結(jié)了波動光學(xué)中基本光柵衍射與干涉現(xiàn)象,然后運用傅里葉光學(xué)原理和光柵泰伯像原理分別分析單光柵結(jié)構(gòu)與雙光柵結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。相關(guān)工作為單光柵和雙光柵微位移測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真研究做鋪墊。然后,對光柵微位移測量系統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)展開設(shè)計研究,介紹所設(shè)計微位移傳感器工作原理,對整個微位移測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃;重點對單光柵與雙光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,然后通過軟件仿真分析其不同... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)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(nèi)外現(xiàn)狀分析
        1.2.1 國外微位移測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)微位移測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外分析比較
    1.3 課題來源、目的及研究內(nèi)容
2 光柵微位移測量系統(tǒng)的理論分析
    2.1 幾何光學(xué)原理
    2.2 波動光學(xué)原理
    2.3 傅里葉光學(xué)原理
        2.3.1 一維矩形光柵的透射函數(shù)
        2.3.2 單光柵微位移測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
    2.4 光柵泰伯像原理
        2.4.1 泰伯效應(yīng)
        2.4.2 雙光柵微位移測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
    2.5 本章小結(jié)
3 光柵微位移測量系統(tǒng)的設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
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(shù)研究
        4.1.1 激光準(zhǔn)直及擴(kuò)束系統(tǒng)設(shè)計
        4.1.2 四象限探測技術(shù)研究
        4.1.3 光柵設(shè)計
    4.2 電子細(xì)分技術(shù)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(gòu)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(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
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