光学测量原理及技术.docx

第一章、对准、调焦・对准、调焦的概念、目的；1. 对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直对准轴方向像的重合或置 中目的：对准目标（打靶）；精准定位、测量某些物理量（长度、角度气宇）二、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在对准轴方向的重合目的：--使目标与基准标志位于垂直于对准轴方向的同一个面上，也确实是使二者位于同一空 间深度；--使物体（目标）成像清楚；--确信物面或其共轭像面的位置一一定焦人眼调焦的方式及其误差组成；清楚度法：以目标和标志一样清楚为准那么；消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横 移为准那么可将纵向调焦转变成横向对准清楚度法误差源：几何焦深、物理焦深；消视差法误差源：人眼对准误差；几何焦深：人眼观看目标时，目标像不必然能准确落在视网膜上但只要目标上一点在视网膜上生 成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑以为是一个点，即以为成像清楚由此 所带来的调焦误差，称为几何焦深 山_ 11 =Ee1 ' 2 1 De物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即便假定为理想成像，视网膜上的像点也再也不是一个几何点，而是一个艾里斑假设物点沿轴向移动后，眼瞳面上产生的波像差小于入/K（常取K=6），现在人 眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么转变。

1 1 8九/ / KD 22 1 e6’ = 一一=（清楚度）人眼调焦扩展不确信度:a< D丿e& 56 二bIKD2 丿e2（消视差法）人眼调焦扩展不确信度： 人眼摆动距离为b,所选对准扩展不确信度为5e,・ 对准误差、调焦误差的表示方式；对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示・经常使用的对准方式；魂Rll压红对雀-ncrst悔时柱15，T诅址不宜大于T 盘曲界找艸应胡而境齐臾也i+砖1(7'L.三徭产甲F行2,网平扫蛭电呛冃甩綽 于JL纯实It的：LEfff准1QT'嚨亚玆与靡哉的的平険逋宾线对朮iff8直塢与魏st严惰平打・ 光学系统在对准、调焦中的作用;望远系统：对准扩展不确信度 丫-6 re' 调焦 0 —必r 2显微系统：对准 A _6 f' — 2506y — ep e调焦人 n6 f' D'AX — e eq NA D'-1借助光学系统提高对准和调焦对准度・ 提高对准精度、调焦精度的途径 书上没有？？ ？补充：消视差法特点：将纵向调焦转变成横向对准；可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精准 度；不受焦深阻碍公式/椅恚单位苗得注査的间JS概述1.卄么刚对准（據向聊雀}2卄去崗週想（秋向it®}1,琳雜也秫播|U］吋理"是描E堪目盲与比.校标志蛊 垂直于瞄陪别力向的直合或置中：2”调黑也锹轼1； J时妙r是拒目标懐与比龜标志在於 瞄准抽方向的无1.5OIS与比较标志的音 殳与区别L2.呼准塔的働窓：3-诵撫与讨曜的目的；t嗎焦与对淮的衰示法*1,压轨对ft,尚麻时准、夬雯对准.凤堤对堆，疾討艮然或按疑戋纯対准1曲淮眼.-过自不光8谓焦—a / D=8〃kD 2e无琳对雀 妣骼推与率系 忙毋逅*亠 过牧的谋 过故54S祈关 过般的逞 毘学后雀 通学后煤井的 遛学后魚几问彌滋=轲理描樑：消枫差法焼讨；.-g y—5/r 0 =5Jb e e1、几wess.购埋焦深的含叉瑕计肖我白:哽；孔常视誉祛的特点°A 6 f 2506「. . i Ay = —尹1诜用光学仪器詣威小灯准逞基兀审诡系城与it闌系统对准 逞達描述怯与单各牠理呈讥兄与单世.1与證远系騎井蔣車的盖系玄宥显悅系筑升誹色的关系mm(1 1)16 10 丿Ay .-(丄〜丄*,mm ( 6 10 丿1.02 九a ——D0.51 九£ —NA1.光学仪蛊茁曳质和桁射毁 应甩制对橱貼m提命 匕滾导黔七的II岸土是坟贞 优良的光芋值黔遲伦上斯舘 达到的屋高对附拮度"】-晴断度法2消吨注(a 'eIrD丿IKD 2 丿262Ax —e eq2 NA丿、6（NA匕丿n6 f'1-存爾度洼亡.博冃宝际有 二趋：£荃法中，哄准曲有故 魂动曲禹不举1“眼握的丈际 袜动距J5.e eqNA D'-1第二章自准仪大体部件光具座的要紧构造;平行光管（准直仪）带回转工作台的自准直望远镜（前置镜） 透镜夹持器带目镜测微器的测量显微镜底座•什么是平行光管;平行光管又称自准直仪，它的作用是提供无穷远的目标或给出一束平行光。

要紧由一个望远物镜和一个安置在物镜焦平面处的分划板组成•三种自准直目镜的光路简图；一、高斯式自准直目镜 "特点： —亮视场暗刻线（透明分划板上刻不透光刻线）； [ 视轴与平面镜法线重合；对照度较差； 、有较强的杂散光 平面镜二、阿贝式特点：目镜结构紧凑、焦距短易做成高倍率自准目镜;对照度较好；对准视轴与自准用平面镜法线不重合；视场有部份遮挡； e可能显现光束切割 ■3、双分划板式特点:亮视场暗刻线;对照度较好;视轴与平面镜法线重合;分划板分划板目镜结构复杂、靠得住性较难保证（要求两块分划板都准确位于物镜焦面上,准直物镜且二者刻线中心严格位于同一视轴上）・ 自准直望远镜、自准直显微镜（组成、光路简图）;自准直目镜+显微物镜=自准直显微镜自准直目镜+望远物镜=自准直望远镜平面镜补充:第三章、焦距测量・ 放大率法的原理简图及测量装置;凸面镜:c凹面镜: 测量装置：光具座（光源、波罗板、平行光管、测量显微镜）・放大率法焦距测量计算；见书33页放大率法焦距测量中的注意事项1. 负透镜（测量显微镜工作距离大于负透镜焦距）2. 光源光谱组成（色差）3. 被测镜头像质4. 近轴焦距与全口径焦距（球差）、测量显微镜NA习题P39 题4、6第四章、准直与自准直技术・准直、自准直的概念；准直：取得平行光束。

自准直：利用光学成像原理，使物和像都在同一个平面上的方式・ 实现准直的方式；激光束：专门好的方向性、很高的亮度，是直线性测量的理想光束 进一步提高激光束准直性（平行性），可采纳激光束的准直技术 准直激光束，用来作为基准直线利用倒装望远镜法，实现激光束的准直望远镜r越大，激光束发散角的紧缩比越大！・自准直仪的类别；一样指自准直望远镜和自准直显微镜・实现自准直的方式；利用光学成像原理，使物和像都在同一个平面上？？ ？自准直望远镜法测量平行差的原理; 读数减半•第第一光学平行差9 I：棱镜展开后的玻璃板在主截面内的不平行度误差，是由于棱镜主截 面内的角度误差引发的第二光学平行差9 II:棱镜展开后的玻璃板在垂直于主截面方向上的不平行度误差，是 由棱镜的各个棱不平行而造成的，也称棱差或塔差・直角棱镜DI-90光学平行差测量CBCAO5=ZA - 45 ZB - 4545II II自准直显微镜法测量球面曲率半径的原理、简图;凹面镜要求显微物镜工作距离足够大!自准直显微镜法测量透镜顶焦距的原理、简图自准直显微镜法一样不用于测负透镜的焦距、顶焦距补充：测量焦距简图和原理见课件或书上第五章、测角技术• 周密测角仪的要紧部件关键部件及其作用； 周密测角仪是实现角度高精度测量的重要仪器；（要紧仪器）圆分度器件是周密测角仪的角度基准部件；（关键部件） 角度测量确实是使被测的角气宇和圆分度进行比较。

测量原理、本质）>自准直前置镜（对准、定位）> 平行光管（产生无穷远的对准标记：狭缝、分划线等）> 周密轴系（围绕旋转中心平稳旋转，圆锥轴系、圆柱轴系、空气静压轴系）> 圆分度器件（角度基准）> 显微读数系统（将被测角与度盘进行比较，取得角度值）• 常见的圆分度器件；度盘圆光栅衍射光栅：栅距较小，一样约为〜2um,利用光栅的衍射效应，要紧应用于光谱仪等； 计量光栅：栅距稍大，一样约为 ~ ，利用两块光栅叠合在一路时产生的莫尔条纹现象 进行长度或角度计量，要紧用于计量仪器计量光栅又可分为长光栅和圆光栅，别离用 于长度计量和角度计量圆光栅还可分为径向光栅和切向光栅光学轴角编码器（光电读取）• 符合成像系统与对径读数法的用途； 为排除度盘分度圆中心与旋转轴中心不能完全重合带来的偏心误差，可利用在度盘直径 两头取得读数后取平均值的方式，称为对径读数法所采纳的光学读数系统为符合成像 系统• 如何减小或排除自准直望远镜的视差？自准直法、清楚度法• 如何减小或排除平行光管分划面的离焦？ 用自准直望远镜观看平行光管出射的平行光，调整分划板位置，直至看到清楚的分划板刻线• 把握至少一种基于测角仪的棱镜角度测量方式；其中之一：A=180 —申BCAV 棱镜法折射率测量原理及精度水平；：2 土 sin0n > n取+ 精度可达（1〜2）x 10-5V棱镜折光仪的要紧构造；平行光管V 棱镜对准望远镜度盘读数显微镜• 折射液的作用；1.排除间隙，避免光线全反射；2•降低对被测样品的要求（直角误差、AE及ED面）• 光学玻璃折射率测量的其它方式及精度水平；测量方法特点测量精度测量仪器V棱镜法最常用精度较高，能满足大 多数应用需求测量简便10-5V棱镜折光仪（测角仪）最小偏向角法较常用精度很高测定最小偏向角较 10-6 精密测角仪为困难较常用精度很高任意偏向角法任意偏向角，测量简便10-6精密测角仪• 镜头焦距测量的其它方式 周密测角法测量物镜焦距应用 ：1. 珠宝玉石/矿物成份检定；2. 生物医学查验；3. 光学薄膜测量；4. 葡萄糖浓度测量；5. 偏振干与、偏振外差两类： 一、测量光波偏振态 二、测量物质偏振特性（偏振参数、偏振传递矩阵） 补充： 1、当看到分划线的自准直像和分划线本身重合时（即形成自准直状态），表示自准直望远 镜光轴与被测表面垂直，此进程称为自准直望远镜对被测平面的照准定位。

二、测角仪测量前的状态调整 测角仪主轴应处于铅垂状态；（水准器水泡） 自准直望远镜和平行光管应当消视差；（自准直法、清楚度法） 自准直望远镜光轴应当和测角仪主轴垂直；（高质量平行玻璃板） 平行光管光轴应当和自准直望远镜光轴相平行对准中心）2、V 棱镜测量步骤♦调剂仪器零位；（零位校正专用标准玻璃块）♦ 装入被。