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《莫爾條紋的原理及應用 設計實驗報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、東北師范大學物理學院光學設計實驗光學設計實驗莫爾條紋原理及其應用學生姓名：周波指導教師：李金環(huán)所在學院：物理學院所學專業(yè)：物理學（公費）中國·長春2014年6月第12頁共13頁東北師范大學物理學院光學設計實驗莫爾條紋原理及應用一、摘要:目前，以莫爾條紋技術為基礎的光柵線性位移傳感器發(fā)展十分迅速，光柵長度測量系統(tǒng)的分辨率達到納米級，測量精度已達0.1um，已成為位移測量領域各工業(yè)化國家競爭的關鍵技術。它的應用非常廣泛，幾乎滲透到社會科學中的各個領域，如機床行業(yè)、計量測試部門、航空航天航海、科研教育
2、以及國防等各個行業(yè)部門。本文詳細闡述了莫爾條紋的形成機理，當計量光柵為粗光柵時，莫爾條紋形成機理用遮光陰影原理解釋，當計量光柵為細光柵時，則用衍射干涉原理解釋，以及相關公式的推導過程。然后系統(tǒng)介紹了莫爾條紋的有關應用以及光柵傳感器的原理和應用。說明了微小偏向角的測量原理及方法，到達對莫爾條紋的進一步理解和認識。關鍵詞：莫爾條紋，光柵傳感器，微小偏向角第12頁共13頁東北師范大學物理學院光學設計實驗二、英文摘要Atthepresenttime,gratinglinearmovementsensor
3、basedongratingMoiréfringeinterferometrytechnologyhasdevelopedrapidly.Gratingmovementmeasurementsystemhasreachedthenanometerlevelresolution,measuringaccuracythan0.1um.Itiswidelyused,almostpenetratedintothesocialsciencesinvariousfields,suchasthemachine
4、toolindustry,testmeasurement,aerospacenavigation,nationaldefense,educationandscientificresearchinallindustrysectors.ThispaperdescribesindetailtheformationmechanismofMoiréfringes,whenthegratingiscoarsegrating,Moiréfringeformationmechanismexplainedbysh
5、adingshadowprinciple,whenthegratingisfinegratingdiffractioninterferometry,withtheexplanation,thereasoningprocessandthecorrelationformula.ThenintroducestheapplicationofgratingsensorprincipleandapplicationofMoiréfringe.Thesmalldeviationanglemeasuringpr
6、incipleandmethod,tofurtherunderstandingofMoiréfringe.Keywords:MoireFringe，gratingsensor，deviationangle第12頁共13頁東北師范大學物理學院光學設計實驗三、正文1、問題提出光柵莫爾條紋技術是一門既古老又現(xiàn)代的測量技術。對莫爾條紋的研究最早可以追溯到十九世紀末期，二十世紀五十年代以后開始應用于實際測量，并逐步對莫爾條紋的形成機理開展了廣泛的研究，至今已形成了三種主要的理論：基于陰影成像原理：認為由條
7、紋構成的軌跡可表示莫爾條紋的光強分布；基于衍射干涉原理：認為由條紋構成的新的光強分布可按衍射波之間的干涉結果來描述；基于傅立葉變換原理：認為形成的莫爾條紋是由低于光柵頻率項所組成。這三種理論都可以解釋莫爾條紋現(xiàn)象。一般來說，光柵刻線較疏的可用遮光陰影原理來解釋，而光柵刻線較密的用衍射干涉原理來解釋則更為恰當。莫爾條紋形成機理是所有光柵式測量系統(tǒng)的理論基礎深入研究光柵莫爾條紋形成機理，分析討論它的結構及光強分布規(guī)律，這對光電位移傳感器的結構設計、改善莫爾條紋光電信號質量等都具有指導意義。光柵線性位
8、移傳感器因具有易實現(xiàn)數字化、精度高（目前分辨率最高的可達到納米級）、抗干擾能力強、沒有人為讀數誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點，在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的應用。線性位移光柵尺主要應用于直線移動導軌機構，可實現(xiàn)微小位移的精確測量、顯示和自動控制，已廣泛應用于機床加工和儀器的精密測量。現(xiàn)代的自動控制系統(tǒng)中已廣泛地采用光電傳感器(如光柵尺)來解決軸的線位移、轉速或轉角的監(jiān)測和控制問題。加工用的設備：車床、銑床、鏜床、磨床、電火花機、線切割等；測量用的儀器：投影機、影像測量儀、工具顯微鏡等
