光电检测技术-范志刚-绪论.ppt

光电测试技术  哈尔滨工业大学 本课体系 绪论 基本光学量的测试技术 色度和光度测试技术 激光测试技术 激光干涉测试技术 其他典型光电测试技术 参考书目 苏大图，光学测试技术，北京理工大学出版社，1996 杨国光，近代光学测试技术，浙江大学出版社，1997 张琢，范志刚，激光干涉测试技术及应用，机械工业出版社，1998 孙长库，叶声华，激光测量技术，天津大学出版社，2001 殷纯永，现代干涉测量技术，天津大学出版社，1999 汤顺青，色度学，北京理工大学出版社，1991 §0.1 光电测试技术概述 光电测试技术的发展 人类利用自然界存在的光线进行计量与测试最早用于天文和地理领域——光学科学出现前； 自从望远镜和显微镜出现以后，光学与精密机械结合，使许多传统的光学计量和测试仪器广泛应用于各级计量部门和大地测量部门——经典光学； 随着激光器的出现和傅里叶光学的形成，特别是激光技术、微电子技术和计算机技术的快速发展与结合，出现了光机电算一体化的光电测试技术——现代光学。 §0.1 光电测试技术概述 光电测试技术是当代先进技术之一 由于光电测试方法具有非接触、高灵敏、高精度的特点，能够实现三维形貌、相关性和实时性测量，在信息科学、生命科学、工农业生产和制造业、航空航天、国防军事以及科学研究和人们的日常生活等领域得到广泛应用，成为一种无法取代的测试技术，是当代先进技术之一。 光电测试技术是高新技术之一 光电测试技术的发展是随着其它相关技术的发展而发展的。由于激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现和发展，光电测试技术无论从测试方法、原理、精度、效率，还是适用的领域范围都获得了巨大发展，是上述相关技术发展的综合体现。 §0.1 光电测试技术概述 光电测试技术原理上的三个特点： 从主观光学发展成为客观光学； 采用激光光源，单色性、方向性、相干性和稳定性都远远优于传统光源； 从光机结合的模式向光机电算一体化的模式转换。 光电测试技术功能上的三个特点： 从静态测量向动态测量发展； 从逐点测量向全场测量发展； 从低速测量向高速测量发展，同时具有存储、记录功能。 §0.1 光电测试技术概述 光电测试技术的发展趋势 光学纳米技术、光学层析技术、光学超分辨技术、光学超像元技术等； 在可以预见的未来，光电测试技术将在以下几个方面获得进一步发展： 亚微米级、纳米级的高精密光电测试方法； 微型化、集成化、低成本的非接触式光电传感器； 新型光电器件的广泛应用，如半导体激光器及其阵列、光开关、光滤波器、光电探测器阵列等； 快速高效的三维全场动态测试技术； 与计算机和控制技术结合的闭环式光电测试技术； 光学诊断和光学无损检测技术等。 §0.2 关于测量的基本知识 1．测量的定义 测量就是将被测量和一个作为测量单位的标准量进行比较，并确定被测量是测量单位的若干倍或几分之几的过程。可以表示为 L＝qE 如果用L0表示真值，而用L表示测得值，那么 ΔL＝L－L0 称为测量误差(绝对误差)； 而ΔL / L 称为相对误差。 测量误差越小，准确度就愈高。 §0.2 关于测量的基本知识 2．基本量和单位 测量就是要进行比较，从而给出被测量的“量”的概念。为此，比较时必须满足 被测量与选作单位的量(比较标准)具有相同的量纲。 预先约定选作单位的量的大小。 ISO1000-1981规定的 七个基本量: §0.2 关于测量的基本知识 3．测量中应遵循的原则 阿贝原则——长度测量时，标准量应安放在被测件测量中心线的延长线上。做到这一点可以避免产生一阶误差。 封闭原则——圆周分度首尾相接的间距误差的总和为零，表示为 ∑fi = 0 式中，fi 为分划间距(用角度表示)误差。这也就是分度误差的闭合条件。 测量时，满足封闭性可以实现自检，因而可以提高测量的精度。 §0.2 关于测量的基本知识 4．测量方法的组成 测量方法是对特定的测量对象测量某一被测量时，参与此测量过程的各组成因素和测量条件的总和。它包括 测量目的、被测对象和被测量； 标准量系统； 定位系统； 瞄准系统； 显示系统； 测量条件。 §0.3 测量数据的处理 1．误差来源和分类 误差产生的来源可以归结为以下四类： 设备误差、环境误差、人员误差、方法误差 按照误差的性质可以分为三类: 系统误差 在同一条件下多次测量同一量时，绝对值和符号保持不变；测量条件改变时，按照确定规律变化的误差称为系统误差。 偶然误差 在实际相同的测量条件下，多次测量同一量时，绝对值和符号以不可预测的方式变化着的误差成为偶然误差。 粗大误差 超出在规定条件下预期