第三章激光衍射测量技术..ppt

暗点识别：为得到精确的测量结果必须对信号衍射图样进行精确的识别，包括以下两方面： ( 1) 能自动识别出一帧CCD 信号衍射图样中暗点的个数; ( 2) 能精确地定位每个暗点对应的位置; 存在困难：因为被测细丝的直径有一定的分布范围, 衍射图样变化很大, 且衍射图样中暗点锐度很小。 衍射图样中暗点数的识别：一般地, 采用扫描法逐点扫描衍射图样来识别暗点数。理论上, 在顺序扫描时如果某一点满足下面两个条件就可认为是一个暗点: ( 1) 当前点的值比前一点值小; ( 2) 后一点值比当前点值大 由于很多不确定因素的存在, 使得待识别的信号在局部区域内不是光滑连续的。直接采用上面的算法将导致识别失败, 为此改进算法如下: ( 1) 采用中值滤波对信号作平滑处理; ( 2) 用滑动窗口内信号的平均值来代替单点值扫描衍射图样; 采用非线性中值滤波的目的在于消除信号中尖峰干扰(主要由量化引入) , 保证局部范围内信号的平滑, 但必须合理选择滤波器的宽度否则达不到目的。用滑动窗口内信号的平均值来代替单点值扫描识别衍射图样, 可以消除信号小范围波动对识别的影响，增强暗点识别的可靠性。 识别暗点数同时可以得到暗点的粗略位置( 扫描到一个暗点时记下它的位置) 。由于识别时对信号作了非线性处理, 而且扫描是由滑动窗口完成的, 因而此时得到的暗点位置是很粗糙的, 远远达不到测量精度要求, 必须进一步精确指定暗点位置。对暗点的精确定位是基于下面三个前提: ( 1) 衍射图样的分布符合一定的数学关系; ( 2) 精确的暗点位置必定在已得到的粗略暗点位置附近; ( 3) 粗略暗点附近的原始数据在统计意义上包含着暗点真正位置的信息; ( 1) 在识别暗点数的同时记录粗略的暗点位置; ( 2) 在粗略暗点位置附近取一定数目的原始数据, 运用最小二乘法来拟合原始数据, 得到一条光滑的曲线; ( 3) 以一定的步长有哪些信誉好的足球投注网站拟合后的曲线, 得到曲线上暗点的准确位置, 如果步长小于象素尺寸就具有细分效果; 基于这样的前提, 可以在已知粗略暗点位置附近, 充分利用原始数据中的信息来寻找暗点的准确位置。这部分算法可以描述如下: 2.薄带宽度测量 要求：薄带相对激光束的光轴有准确的定位，否则引起测量误差 3.转镜扫描式激光测径仪 4.狭缝扫描式激光测径仪 转镜扫描式测径仪是由测量条纹间距s值求得细丝直径 狭缝扫描式测径仪是通过测量特定级条纹的xk值来求直径 七、红细胞激光衍射测量 通过细胞的衍射图样来分析病变 通过面阵CCD接收衍射图样，求出红细胞的变形指数和取向的变化、衍射光强的径向分布曲线等，根据计算结果来判断病变情况。 * 激光粒度仪 【补】 传统粒度测量方法：沉降仪、筛分法、显微镜 最流行的粒度测量仪器：激光粒度仪 优点：测量速度快、重复性好、动态范围大、操作方便 一、工作原理 利用颗粒对光的散射（衍射）现象测量颗粒大小的，即光在行进过程中遇到颗粒（障碍物）时，会有一部分偏离原来的传播方向；颗粒尺寸越小，偏离量越大；颗粒尺寸越大，偏离量越小。 激光测量技术Laser Measurement Technology 第三章 激光衍射测量技术 §3.1 激光衍射测量原理 光的波长短， 对很小的孔/屏、狭缝/细丝才有明显的衍射现象； 特点：全场，非接触，稳定性好，自动化程度高，精度高 菲涅耳和夫琅禾费衍射 一、 菲涅耳和夫琅禾费衍射 夫琅禾费衍射是本章进行衍射测量的基本原理 二、单缝衍射测量 (一) 单缝衍射测量原理 观察屏上的光强分布： 测定任何一个暗条纹的位置就可以精确知道被测间隙的尺寸 暗条纹位置 (二) 单缝衍射测量的基本公式 由远场衍射条件有 由暗条纹的公式知: 当θ不大时则有: ——单逢衍射测量的基本公式 被测物尺寸改变 时，相当于狭缝尺寸改变 ，由下式 可求出被测物尺寸或轮廓的变化量 (三) 单缝衍射测量的分辨力、精度和量程 1.测量分辨力 衍射测量灵敏度 缝宽b越小，级数越高，L越大, 波长越长, 分辨力越高 灵敏度反映了狭缝衍射对尺寸的放大倍数, 即放大了1/t倍；Xk的测量分辨力,决定了狭缝的测量分辨力 例： 由仪器的随机误差理论，可得到衍射测量误差为 2.测量精度 考虑环境因素的影响，一般测量的精度可达±0.5μm 例： 1)b越小,β越大,衍射明显 2)b越小, XK变大,光强分布减弱,高级次条纹不明显 3)b越大, XK变小,条纹变密, 传感器不易放置, 灵敏度下降 3.测量量程 Lb2/λ, 仪器尺寸限制, b基本确定，L=1000mm，b0.8mm 一般d的宽度取0.01mm-0.5mm 三 、圆孔衍射测量 屏上接收光强： 其中： 爱里斑尺寸 1、间隙测量法 1）尺寸比较测量 基于单缝衍射原理 2）形貌测量 3）传感器 应用： §3