chapter 6 深圳大学 光电检测技术 课件.ppt

* 动态散斑层析显微镜 散斑在样品中分布示意图 (b)焦平面外散斑在 CCD上成的像 (a)焦平面处散斑在 CCD上成的像 * 动态散斑层析显微镜 普通显微镜得到的图 动态散斑层析图 实现层析原理：显微镜焦平面信号强度变化剧烈、而焦平面外变化缓慢 * 物面位移 散斑位移 散斑干涉检测测量面内位移 * 散斑干涉检测测量面内位移（两次曝光记录） 全息干板上记录的强度分布为两次曝光记录的两个散斑图样强度之和，即 显影定影之后，全息干板H的复振幅透过率正比于曝光光强 焦平面上的复振幅分布 * 忽略焦点处的这一亮点。焦平面上其它位置的光强分布为 测得条纹间距e便可求出物体的位移量a 散斑干涉检测测量面内位移（显示） * 实时法 在散射体位移或形变前先拍照一张散斑图样，经显影定影后将底片精确复位。当漫射体移动时产生的新的斑纹图再投射到负片上，就可比较相关程度。像面上产生“散斑相关条纹”，这种条纹称为等位移线。 双曝光法 将散射体位移前、后各曝光一次，在一张底片上记录下两个散斑图，底片上总的曝光光强是两个散斑图的强度叠加。 散斑干涉检测测量面内位移或变形的记录方法 * 散斑干涉检测用途 力学、建筑工程和机械设计方面的应用：利用散斑位移和散斑干涉图测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布。 在工业生产中的应用：利用对激光散斑的动态测量法测量生产线上工件及产品的移动速度。 在燃烧学和热物理中的应用：利用激光散斑照相技术测量火焰的结构和温度场的温度分布。 在医学研究中的应用：非侵入的测量皮肤下微循环的速度。测量心脏的心动图。利用主观散斑的运动规律对人眼的进行主观验光。 天文学测量中的应用：利用星体斑纹干涉术可以克服大气扰动的影响获得高分辨的图象。 利用散斑进行光学图象处理：例如图象相减等。 * 多波长干涉检测 单频（单波长）干涉： 条纹分辨率高 无法识别条纹级数（动态范围小，靠移动实现大动态范围） 15缝单频干涉图 多波长（包括白光）干涉： 能识别条纹级数（动态范围大，能无移动大范围绝对距离测量） 条纹分辨率有所下降 15缝白光干涉图 * 多波长干涉检测（例子：柯氏干涉仪） * 如果能够测量出条纹间的距离(细分, 相位检测等)则实际长度: 如果已知道某一长度的大略范围, 用一组已知波长的光,进行测量,真值对应的一组已知的mi和εi ,如果能够测出其小数部分则, 容易推导出其真值 多波长干涉检测（例子：柯氏干涉仪） 多波长测量（小数重合法）步骤: 测出每一波长的激光对应的ε 计算已知尺寸范围间,所有波长对应m及ε值 测量和计算的ε组进行比对, 如果相同,则计算的所对应的尺寸,即是真值 m为干涉级的整数部分， ε为小数部分，i为不同波长数 * 光源采用氦灯的红、绿、蓝三种谱线λ红=667.8186nm， λ绿=587.5652nm， λ蓝=501.5708 nm，分别射入干涉系统，设所测得的条纹小数分别为ε红=0.1，ε绿=0.0， ε蓝=0.5。物体的预测长度L0=（10.000 0.001）mm。 多波长干涉检测（例子） 解：①m红=2L0/λ红=29948 4 取红光的中间的级数m红=29948 以及其条纹小数ε红=0.1 以红光为基准，求得绿波光、蓝光的 级数及小数 ②增加或减小序号，再按照上述方 法求得其它级数及小数 ③测量和计算的ε组进行比对, 寻 找相同的那组，计算出精确长度。 * 光源采用氦灯的红、绿、蓝三种谱线λ红=667.8186nm， λ绿=587.5652nm， λ蓝=587.5652nm，分别射入干涉系统，设所测得的条纹小数分别为ε红=0.1，ε绿=0.0， ε蓝=0.5。量块的预测长度L0=（10.000 0.001）mm。 多波长干涉检测（例子） 解：①m红=2L0/λ红=29948 4 取红光的中间的级数m红=29948 以及其条纹小数ε红=0.1 以红光为基准，求得绿波光、蓝光的 级数及小数 ②增加或减小序号，再按照上述方 法求得其它级数及小数 ③测量和计算的ε组进行比对, 寻 找相同的那组，计算出精确长度。 * 今日作业 无 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 只考虑初级彗差 当在x方向剪切时，则有 a) 焦点处 b）有小量离焦 有初级彗差时的横向剪切干涉图（弧矢方向剪切） 横向波面剪切干涉 * 只考虑初级彗差 当在y方向剪切时，则有 横向波面剪切干涉 a) 焦点处 b）有离焦 有