雙同心圓光柵二維平面位移測(cè)量術(shù).pdf

1、測(cè)量技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門、科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都有著十分密切的聯(lián)系。高精度的平面位移測(cè)量一直是精密測(cè)量領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是信息技術(shù)、MEMS技術(shù)、納米技術(shù)、航空航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量技術(shù)提出愈來愈高的要求。在微位移測(cè)量方法中，光柵測(cè)量技術(shù)具有精度高、量程大、對(duì)測(cè)量環(huán)境要求相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用，特別是近年來光柵測(cè)量系統(tǒng)向納米級(jí)精度發(fā)展，為光柵在高精度測(cè)量應(yīng)用中提供了廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)是一門

2、集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及廣泛的學(xué)科領(lǐng)域；它的發(fā)展需要眾多相關(guān)學(xué)科的支持。綜合當(dāng)前精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，精密測(cè)量技術(shù)普遍向著測(cè)量速度高、系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)更為緊湊穩(wěn)定、操作性和自動(dòng)化水平進(jìn)一步提高的方向發(fā)展。 目前國內(nèi)外能具有納米級(jí)測(cè)量精度的方法中以隧道顯微術(shù)(STM)、原子力顯微術(shù)(AFM)技術(shù)的分辨率(0.1nm)與測(cè)量精度最高。用來探測(cè)納米尺度的空間變化，這兩種技術(shù)代表了現(xiàn)代測(cè)量進(jìn)

3、入分子與原子時(shí)代，但是目前這種儀器的測(cè)量范圍較小，一般為幾十微米且對(duì)測(cè)量環(huán)境要求苛刻，需要采取良好的隔振措施和配備復(fù)雜的傳感器運(yùn)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)，儀器價(jià)格昂貴。 1960年激光器問世以來，由于激光具有單色性、相干性和方向性好、光強(qiáng)度高等特點(diǎn)，很快成為精密光學(xué)測(cè)量的理想光源，各種類型的激光干涉儀均以真空中的激光波長作為長度測(cè)量基準(zhǔn)，不僅能實(shí)現(xiàn)高精度的快速非接觸測(cè)量，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，因此在超精密測(cè)量領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展。二維同

4、心圓光柵測(cè)量技術(shù)具有一維光柵測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，又可同時(shí)對(duì)兩個(gè)方向的平面微位移進(jìn)行測(cè)量，為高精度二維平面位移測(cè)量提供了一種解決的方法，因此對(duì)同心圓光柵在精密測(cè)量應(yīng)用中的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 本論文主要對(duì)同心圓光柵平面位移測(cè)量系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1．建立了兩個(gè)同心圓光柵的數(shù)學(xué)模型，對(duì)兩個(gè)同心圓光柵干涉產(chǎn)生莫爾條紋過程進(jìn)行了分析，提出了一種測(cè)量二維平面位移的方法。 2．通過對(duì)莫