第4章光电信息技术应用-2.ppt

第四章 光电信息技术应用 多普勒效应 声波多普勒效应；火车鸣笛通过，开来是声音尖叫，离去时声音低沉，即：当声源和声接收器之间存在相对运动时，声音接收器收到的就不是声源发出的频率。 光波也有类似的现象，当光源和光接收器之间存在相对运动时，光接收器收到的就不是光源发出的频率。 * 图4.1.2—7示出双光路测径装置的原理图。 二、直径的光电检测 1、大直径的测量 1：激光器 2：旋转扫描镜 3：电机 4：分光棱镜 5、6、7：反光镜 8、10：透镜 9、11：透镜 12：测量件 15、16：与门 17、18：计数器 工作过程： 激光器1发出激光→扫描镜2反射→分光棱镜→分别经透镜8和10 →两条细平行光束→通过测量区域→进入透镜9和11 →光电器件GG1和GG2处聚焦 扫描镜旋转时→光束从上到下扫描→但在测量区域内，扫描光束始终与光轴平行。 没有测量件时，U1、U2输出如图(a)、(b) 光源GY、光敏二极管GG3及非门19，保证与门15、16均无脉冲输出。 （a）被测件12为标准直径D0 测量件为标准直径时，U1、U2输出如图(c)、(d) 与门15、16均不输出脉冲； 计数器17、18均不计数，表示直径为正常值。 按标准直径为D0、大于或小于D0三种情况讨论 (b) 被测件的直径小于D0 测量件直径小于标准直径时，U1、U2输出如图(e)、(f) ,脉冲变宽； 与门15有技术脉冲通过，宽度为△Tb； 计数器17得到被测件直径比标准件直径小的数值。 按标准直径为D0、大于或小于D0三种情况讨论 按标准直径为D0、大于或小于D0三种情况讨论 (c) 被测件的直径大于D0 测量件直径大于标准直径时，U1、U2输出如图(h)、(h) ,脉冲变窄； 与门16有技术脉冲通过，宽度为△Tc； 计数器18得到被测件直径比标准件直径大的数值。 如图4.1.2-9(a)所示,当用激光器1或平行光照射细丝2时，在其后面相距较远的屏幕3上便能获得夫琅和费衍射图像， o点最亮， 被测细丝2的直径d可按下式计算： d＝λL/s λ激光波长，L细丝和屏幕之间距离， s衍射条纹相邻两个暗点之间或相邻两个亮点之间的距离 2、小直径的测量 激光器1发出激光束，照射被细丝2产生夫琅和费衍射条纹，此条纹射向由稳速同步电机4带动的的转镜，随3的旋转，衍射光斑格相继扫过狭缝5而被光电器件6接收。当亮暗条纹相继照射光电器件时产生相应的脉冲信号，其脉冲间隔条纹间距s而改变。这样,衍射光的条纹间隔，被转换成时间信号。通过控制电路7，把条纹中某一特定级的暗点信号变成一正脉冲，去把计数门8打开，其后第二个脉冲（暗点）到来时把门关上。计数器门8的另一个输出端加频率稳定的时钟脉冲CP,那么计数器9所计的脉冲数与扫过距离s所需的时间成比例因而可以求出细丝的直径d，如果再经过运算电路，则可直接以数字显示。 特点： 1、精度高，一般可达0.1微米，最高可达0.05微米； 2、只能用于测细丝，测量范围一般0.01毫米，最大至0.5毫米。 3、对运动的细丝进行无法触自动测量。 三. 光电测长 普通单色光源的单色性不够好，限制了可测量的长度，且普通光源的亮度也不够。自从激光诞生后，由于它的单色性、亮度高，很快成了精密测量中的理想光源。 激光光波比长仪实质上就是一个以激光器作光源的干涉仪，其简化结构如图，待测物体的长度可按下式计算而得： L＝N·λ/2 式中 L—待测物体的长度； λ—光的波长； N —计数器测得的脉冲数。 由激光器1，干涉仪2，光电倍增管3，计数器4，打印机5，光电显微镜6，可移动平台8. 激光器1发出光---由半透反射镜M，分成A、B两束光---分别经全反射镜MA、MB反射---汇合到光电倍增管3. 由于两束光经过的光程不同，因此产生干涉。 由干涉的原理可知，当光程差等于波长的整数倍是时，两束光在光电倍增管上3上互相增强；如果光程差比波长的整数倍多半个波长，那么两束光相互减弱，即由亮变暗。因此，固定MA，A光程不变。MB固定在可移动的的平台8上，它与被测物体7一起移动，这样就改变了光束B的光程。当平台移动半个波长λ/2时，光束B往返的光程λ，干涉条纹变化一个周期。这种明暗变化被光电倍增管3所接受，变转换为电量的变化再经过计数电路4将干涉条纹的变化数记录下来。 光电显微镜6的作用是给出起始信号和终止信号。当光电显微镜对准待测物体的起点端，它就向计数器4发一个信号，使计数器开始对干涉提问计数；当物体测量完，当光电显