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《莫爾條紋的原理及應用設(shè)計實驗報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、東北師范大學物理學院光學設(shè)計實驗光學設(shè)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(shè)計實驗莫爾條紋原理及應用一、摘要:目前，以莫爾條紋技術(shù)為基礎(chǔ)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(lǐng)域各工業(yè)化國家競爭的關(guān)鍵技術(shù)。它的應用非常廣泛，幾乎滲透到社會科學中的各個領(lǐng)域，如機床行業(yè)、計量測試部門、航空航天航海、科研教育以及
2、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(guān)公式的推導過程。然后系統(tǒng)介紹了莫爾條紋的有關(guān)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(guān)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(shè)計實驗二、英文摘要Atthepresenttime,gratinglinearmovementsensorbase
3、dongratingMoiréfringeinterferometrytechnologyhasdevelopedrapidly.Gratingmovementmeasurementsystemhasreachedthenanometerlevelresolution,measuringaccuracythan0.1um.Itiswidelyused,almostpenetratedintothesocialsciencesinvariousfields,suchasthemachinetoolin
4、dustry,testmeasurement,aerospacenavigation,nationaldefense,educationandscientificresearchinallindustrysectors.ThispaperdescribesindetailtheformationmechanismofMoiréfringes,whenthegratingiscoarsegrating,Moiréfringeformationmechanismexplainedbyshadingsha
5、dowprinciple,whenthegratingisfinegratingdiffractioninterferometry,withtheexplanation,thereasoningprocessandthecorrelationformula.ThenintroducestheapplicationofgratingsensorprincipleandapplicationofMoiréfringe.Thesmalldeviationanglemeasuringprincipleand
6、method,tofurtherunderstandingofMoiréfringe.Keywords:MoireFringe，gratingsensor，deviationangle第12頁共13頁東北師范大學物理學院光學設(shè)計實驗三、正文1、問題提出光柵莫爾條紋技術(shù)是一門既古老又現(xiàn)代的測量技術(shù)。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：認為由條紋構(gòu)成的軌跡可表示莫爾條
7、紋的光強分布；基于衍射干涉原理：認為由條紋構(gòu)成的新的光強分布可按衍射波之間的干涉結(jié)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(chǔ)深入研究光柵莫爾條紋形成機理，分析討論它的結(jié)構(gòu)及光強分布規(guī)律，這對光電位移傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、改善莫爾條紋光電信號質(zhì)量等都具有指導意義。光柵線性位移傳感器因具有易實現(xiàn)數(shù)字化、
8、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(shù)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(gòu)，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?，F(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(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的監(jiān)測和控制問題。加工用的設(shè)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
