光学测量技术与应用幻灯片.ppt
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光通信工程研究中心光学测量技术与应用——光学测量的基础知识王峰2013/4/11光与生活•信息获取,如光测量和遥感、光纤传感•信息传输,如光互联、空间和海底光通信•信息处理,如计算机互连、光计算、光交换•存储,如光存储、全息存储•显示,如平板显示、激光打印和印刷等•成像与图像处理技术•激光医疗、加工•……测量对象及方法•长度、距离•质量•时间、计时、触发•电压、电流•温度•内部结构•其它:折射率、遮挡。
《光电仪器:激光传感与测量》,多纳特著,赵宏等译,西安交通大学出版社,2006《工程光学》,郁道银、谈恒英编,机械工业出版社,第三版,2011•灵敏度•分辨率•误差•精度•测量不确定度光学测量的基本概念系统误差随机误差粗大误差任何测量系统的基本构成被测对象信号调理数据显示与记录观察者传感器传感器:从被测对象获取有用的信息,并将其转换为适合于测量的信号。
信号调理:对信号作进一步加工和处理。
数据显示与记录:使信号便于人们观察。
被测对象、观察者的作用。
光学测量系统的基本组成光源被测对象与被测量光信号的形成与获得光信号的转换信号与信息处理光信号的匹配处理被测信息的载体。
带有被测对象信息的光信号光电转换、信息光学被测对象、被测量(几何量、物理量)处理、分析、显示、反馈、控制功率、波长、偏振态……光学测量的主要应用范围1、辐射度量和光度量的测量2、非光物理量的测量把非光物理量转换为光信号1、将非光物理量转换为发光量2、使光束通过被测对象,让其携带待测物理量的信息。
3、光电子器件与材料及光电子系统特性的测试光度量:人眼视觉辐射度量:相机底片、测量仪器光学测量的基本方法方法分类测量技术主要内容相位检测(干涉法)激光干涉技术激光干涉,激光外差干涉,条纹扫描干涉,实时剪切干涉光全息技术全息干涉,全息等高线技术,多频全息技术,计算机全息,实时全息技术光散斑技术客观散斑法,散斑干涉法,散斑剪切法,白光散斑法,电子散斑法莫尔技术莫尔条纹法,莫尔等高线法,拓扑技术时间探测光扫描技术激光扫描,外差扫描,扫描定位,扫描频谱法,无定向扫描,三维扫描谱探测激光光谱技术激光拉曼光谱,激光荧光光谱,激光原子吸收光谱,微区光谱,光声光谱衍射法光衍射技术间隙法,反射衍射法,互补法,全场衍射测量图像探测CCD成像技术TV法,CCD法,PSD法,数字图像法,光信息处理法各种物理效应激光多普勒技术多普勒测速,差动多普勒技术,激光多普勒技术光学诊断与无损检测光伏效应,切剪术导法,光热偏转法,激光超声光学纳米技术扫描激光显微术,光学隧道显微术,激光力显微术,原子力显微术光学测量的方法选择1、被测对象与被测量2、测量范围3、测量的灵敏度或不确定度4、经济性5、环境要求大小、形状、材料……长度、重量、温度……光学测量的技术特色主要特点应用领域非接触性液面测量、柔性或弹性表面测量高温表面测量远距离监测微深孔等特殊测量高灵敏度测量灵敏度:0.1nm~10um,微变形、微振动、微位移三维性3D测量快速性与实时性故障诊断,在线检测质量监控,生产自动化光学测量的技术现状近代光学测量系统的主要特点有:1、从主观光学发展成为客观光学,用光电探测器取代人眼,提高了测量精度与效率。