天津大学工程光学实验——激光衍射法测量细丝直径

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径1. 引言1.1 激光衍射法的基本原理激光衍射法是一种利用激光光束经过细丝时发生衍射现象来测量细丝直径的方法。

其基本原理是将激光光束照射到纺织品细丝上，细丝会散射出具有特定频率和方向的光线。

这些衍射光线经过适当的光学系统，形成明暗交替的衍射斑图。

通过测量这些衍射斑的特性，如斑点之间的距离和角度，可以计算出细丝的直径。

激光衍射法利用了激光光束的高强度和单色性，使其在经过细丝后产生清晰的衍射斑图，从而能够准确测量细丝直径。

与传统的光学显微镜方法相比，激光衍射法具有更高的测量精度和测量范围，能够适用于不同类型和直径范围的纺织品细丝。

激光衍射法通过利用激光的特性和衍射现象，实现了对纺织品细丝直径的精确测量，为纺织品生产和质量控制提供了重要的技术支持。

1.2 纺织品细丝直径的重要性纺织品细丝直径是纺织品品质的重要指标之一。

纺织品细丝直径的大小直接影响着纺织品的质地、手感、透气性和耐磨性等性能。

纺织品细丝直径的精确测量对于调整纺纱工艺、改进纺织品产品质量具有重要意义。

纺织品细丝直径决定了纺织品的织物密度及表面光泽度。

纤维直径较细的纺织品更加柔软细腻，而直径较粗的纺织品则具有较强的耐磨性和结实度。

通过准确测量纤维直径，可以有针对性地调整纺纱工艺参数，生产出更符合市场需求的纺织品产品。

纺织品细丝直径对纺织品的透气性和吸湿性也有影响。

细丝直径较细的纺织品透气性好，吸湿快，适合夏季穿着；而较粗的纺织品则保暖效果更好，适合冬季穿着。

通过准确测量纤维直径，可以根据不同季节和用途要求生产出功能性更强的纺织品产品。

纺织品细丝直径的重要性不言而喻。

精确测量纤维直径将有助于提高纺织品的品质，满足消费者多样化的需求，推动纺织品行业的发展。

研究和应用激光衍射法测量纺织品细丝直径具有重要意义，值得进一步探索和推广。

2. 正文2.1 激光衍射法在纺织品细丝直径测量中的应用激光衍射法在纺织品细丝直径测量中的应用是一种非常有效的技术方法。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射法是一种常用的测量纺织品细丝直径的方法。

它利用激光光束通过细丝时发生的衍射现象，来间接测量细丝的直径。

具体实验步骤如下：
将待测细丝样品固定在一支支架上，使其与激光光束垂直交叉。

然后，打开激光器，发出一束单色、单频、平行度高的激光光束，照射在细丝上。

在细丝的另一侧，设置一个屏幕或光电二极管接收器，用来接收经过细丝的衍射光。

根据衍射光的强度分布，可以得到一组明暗相间的干涉环，也称为衍射图样。

接下来，利用显微镜或视频系统观察衍射图样，使用适当的图像分析软件，测量衍射图样中暗纹的间距或强度，进而计算出细丝的直径。

测量完成后，可以多次测量取平均值，提高测量的准确性。

激光衍射法测量纺织品细丝直径的优点是非接触性测量，对细丝的损伤很小；测量结果准确可靠。

也存在一些限制，例如细丝的直径必须小于激光波长，而且细丝必须足够均匀。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径近年来，随着纺织品行业的快速发展，对纺织品细丝直径的要求也越来越高。

传统的测量方法存在着测量精度低、工作效率低等问题，而激光衍射法则成为了一种新的测量手段。

激光衍射法通过测量纺织品细丝直径，可以达到高精度、高效率的测试效果，因此受到了广泛的关注和应用。

我们来了解一下激光衍射法是什么？激光衍射法是一种利用激光的衍射现象来测量物体尺寸的方法。

通过控制激光照射到被测物体上，当激光穿过不同直径的细丝时，会产生一定的衍射现象。

通过测量这种衍射现象的参数，可以得到被测物体的直径尺寸。

在纺织品行业中，细丝的直径是一个十分重要的参数，直接关系到纺织品的质量与性能。

而传统的测量方法比如显微镜观测法、卡尺测量法存在着不够精确、测量速度慢等问题，无法满足现代纺织品行业对细丝直径测量的需求。

而激光衍射法则可以有效地解决这些问题，具有高精度、高效率、非接触测量等优势，被广泛应用于纺织品细丝直径的测量中。

那么，激光衍射法是如何在纺织品细丝直径测量中应用的呢？激光衍射法需要一套完整的测量系统，主要包括激光发射器、衍射元件、光电检测器等组成。

在测量时，激光发射器将激光照射到被测物体上，被测物体会产生一定的衍射现象。

衍射元件将这种衍射现象转化成光强信号，光电检测器将光强信号转化成电信号，并传输给数据采集系统进行处理。

经过处理后，我们就可以得到被测物体的直径尺寸。

在实际的纺织品细丝直径测量中，激光衍射法具有以下优势。

高精度。

激光衍射法可以实现微米级别的测量精度，远高于传统的测量方法。

高效率。

激光衍射法无需人工接触被测物体，可以实现自动化测量，提高了测量效率。

非接触测量。

激光衍射法不需要与被测物体直接接触，减少了对被测物体的影响，保证了测量结果的准确性。

除了上述优势外，激光衍射法还可以实现对多个细丝直径的同时测量，大大提高了工作效率。

激光衍射法还可以实现对不同形状的细丝直径进行测量，具有一定的通用性。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径激光衍射法是一种应用广泛的快速、精准的测量方法，它利用激光光源对待测物体进行照射，通过测量衍射光的形态和位置来推断待测物体的性质。

在纺织品工业中，细丝的直径是一个十分重要的参数，它直接影响织物的质量和性能。

利用激光衍射法测量纺织品细丝直径已成为一个热门的研究领域。

本文将介绍激光衍射法在测量纺织品细丝直径方面的应用，并探讨其优势和局限性。

激光衍射法利用激光光源对待测物体进行照射，使得物体表面产生衍射现象。

当激光光源照射到细丝表面时，会产生衍射光，衍射光的形态和位置与细丝直径密切相关。

通过测量衍射光的形态和位置，可以推断出细丝的直径大小。

激光衍射法测量细丝直径的原理比较简单，但需要精密的光学仪器和数据处理系统来实现精准的测量。

1. 非接触性测量：激光衍射法测量细丝直径是一种非接触性测量方法，不会对待测物体造成损伤，适用于对纺织品细丝进行精密测量。

2. 高精度：激光衍射法测量细丝直径具有高精度和高分辨率，可以实现对细丝直径的精确测量，适用于对纺织品细丝直径进行精密控制和质量检测。

3. 快速性：激光衍射法测量细丝直径的测量速度快，可以实现对大量细丝的快速测量和数据处理。

5. 适用性广泛：激光衍射法测量细丝直径适用于不同材质和直径范围的纺织品细丝，具有较强的通用性和适用性。

1. 环境要求高：激光衍射法测量细丝直径对测量环境要求较高，需要在相对稳定的环境条件下进行测量，避免外界光源和震动对测量结果的影响。

2. 光学系统复杂：激光衍射法测量细丝直径需要精密的光学系统和精密的数据处理系统，设备和技术要求较高。

激光衍射法是一种快速、精准、非接触性的测量方法，适用于纺织品细丝直径的测量。

它具有高精度、快速性、自动化和适用性广泛的优势，但对测量环境和设备要求较高，测量精度要求高。

在今后的纺织品工业中，激光衍射法将会得到更广泛的应用，为纺织品细丝直径的精密测量提供更多选择和可能。

用激光衍射法测量细丝直径覃立平，赵子珍，莫玉香【摘要】摘要：文中对激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案，并与普通物理实验中的其他测量细丝直径方法—螺旋测微器法进行结果比对：用激光衍射法测量细丝的直径精度更高，前者为0.000 1mm，后者为0.001mm；在单缝衍射实验中，用衍射法测量细丝直径比测量狭缝的宽度对彰显“衍射法测量微小量”更直观。

【期刊名称】实验科学与技术【年(卷),期】2014(012)001【总页数】3【关键词】关键词：激光；衍射；细丝；直径·实验技术·光的衍射现象是光波动性的一个重要标志。

单缝衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，当障碍物(小孔、狭缝、毛发、细针等)的线度与光的波长相差不多时，所发生的偏离直线传播的现象。

即光可绕过障碍物，传播到障碍物的几何阴影区域中，并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布，通常称为衍射图样[1_2]。

光的衍射在近代科学技术中已获得了极其重要的应用。

但是，大学物理实验中的“单缝衍射实验”多数只针对单缝衍射的光强分布及单缝宽度的测量，较少涉及更具体、直观的应用。

本文就激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案。

1 实验原理及实验装置1.1 实验原理单缝衍射可分为两类：菲涅耳衍射、夫琅和费衍射。

在夫琅和费衍射中，入射到狭缝的光是平行光，传播到观察屏的也是平行光，即入射光和衍射光都是平行光;所以夫琅和费衍射是平行光的衍射，在实验中可以借助两个透镜来实现。

如图1所示，将波长为λ的单色光源S置于透镜L1的焦平面上，由光源发出经L1出射的平行光垂直照射在宽度为a的狭缝上。

当a很小时，根据惠更斯_菲涅耳原理，狭缝上每一点都可看成是发射子波的新波源。

由于子波叠加的结果，可以在透镜的焦面处的接收屏上看到一组平行于狭缝的明暗相间的衍射条纹。

中央是亮而宽的明条纹，在它两侧是较弱的明暗相间的条纹，中央明条纹宽度是两侧明条纹宽度的两倍[3_4]。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射法是一种广泛应用于纺织品细丝直径测量的非接触式测量方法。

这种方法通
过激光光束的衍射现象来测量纺织品细丝的直径，具有测量范围广、测量速度快、精度高
等优点，因此在纺织品行业得到了广泛应用。

激光衍射法测量纺织品细丝直径的原理是利用激光束照射到细丝上时，会产生光的衍
射现象，根据衍射光斑的形状和尺寸可以推算出细丝的直径。

具体的测量步骤如下：
第一步，将纺织品细丝样品固定在测量台上，使其与激光束垂直。

第二步，打开激光器，将激光束照射到细丝上。

第三步，观察并记录衍射光斑的形状和尺寸。

由于衍射光斑的形状与细丝的直径有关，因此可以通过测量光斑的形状和尺寸来推算细丝的直径。

第四步，根据光斑的形状和尺寸数据，计算出细丝的直径。

通常使用光学公式和相关
的数学算法来进行计算。

激光衍射法测量纺织品细丝直径的优点是测量范围广，可以测量直径在微米到毫米级
别的细丝；测量速度快，只需几秒钟到几分钟即可完成一次测量；测量精度高，可以达到
亚微米级别的精度。

激光衍射法测量纺织品细丝直径也存在一些限制。

测量结果可能会受到环境因素的干扰，如灰尘、气流等，需要在干净的环境下进行测量。

样品的表面质量会对测量结果产生
影响，需要保证细丝表面的光洁度和均匀性。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射法是一种广泛应用于纺织品领域的非接触式测量方法。

该方法可以快速、准
确地测量纺织品细丝的直径，而且不会对样品造成任何损伤。

该方法的基本原理是，利用激光光束对样品进行照射，然后通过衍射的光线进行测量。

当激光光束照射到样品表面时，光线会发生散射和衍射。

这些衍射光线被收集并传送到检
测仪器中进行分析。

通过分析衍射光线的模式和相位，可以确定样品的直径。

激光衍射法具有许多优点。

其中最重要的是测量精度高、可靠性强和速度快。

此外，
该方法还可用于对大量样品进行自动化测量。

然而，激光衍射法的测量结果可能会受到许多因素的影响，如激光光束的直径、样品
表面的反射性和衍射角度等。

因此，在进行测量前必须进行仔细的准备工作，以确保获得
准确和一致的结果。

在使用激光衍射法测量纺织品细丝直径时，首先必须准备好样品。

样品应该被修剪成
长度适当的段，确保在测量过程中不会发生不必要的扭曲和形变。

随后，样品应该被放置在一个合适的位置，以确保激光光束可以照射到样品的准确位置。

为了避免反射造成的错误测量结果，通常采用黑色或无反射涂层处理样品表面。

然后，使用激光衍射仪器进行测量。

该仪器通常由激光光源、检测仪器和计算机组成。

操作人员向仪器输入各种参数，如激光光束的波长、衍射角度和检测器的位置等，在测量后，计算机将自动计算出样品直径。

最后，在测量完成后，操作人员应该对结果进行分析和理解。

测量结果应该与实际样
品直径进行比较，以确保结果的准确性和一致性。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径作者：莫玉香来源：《科技视界》2019年第07期【摘要】在前面的工作中我们实验室对激光衍射法测量直径提出了具体的实现方案，本文利用激光衍射法测量纺织品细丝在自然拉伸状态下的直径，对比常用的螺旋测微计测量直径的方法，本方法克服了由样品自身柔性带来的测量困难。

同时通过教学和实践相结合我们可以提高学生的学习兴趣。

【关键词】单缝衍射;纺织品细丝;直径中图分类号： O436.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）07-0099-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.07.041【Abstract】In the previous studies， the laser diffraction measurement method of the diameter was implied. In this paper， we measured the textile filament diameter by laser diffraction method. Compared with the method of spiral mierometer， we overcome the difficulty caused by the flexibility of textile filament in the measurement. By combining teaching with practice， we can increat the studying interest.【Key words】Ingle slit diffration; Textile filament; Diameter单缝衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物，当障碍物（小孔、细线、毛发）的线度和光的波长相差不大时，光发生偏离直线传播的现象。

光绕过障碍物在障碍物后的观测屏上出现的光强分布不均匀称为衍射图样[1]。

测细丝实验光衍射法量直径七 激一、实验目的1.了解衍射效应在光学测量技术中的应用。

2.掌握激光衍射法测量细丝直径的基本原理和测量方法。

二、实验内容1.基于巴俾捏定理设计一激光衍射法测量细丝直径实验系统并搭设实验光路。

2.推导测量细丝直径理论计算公式。

3.测量夫琅和费衍射光强分布曲线并计算直径。

三、实验原理激光衍射法测量细丝直径是基于巴俾捏定理：两个互补的障碍物，其夫琅和费衍射图形、光强分布相同，位相相差π/2，当单线宽度与单缝宽度相等时，他们是两互补障碍物。

因此，可以用测量单缝的方法测量单线宽度。

测量原理如图7-1所示。

图7-1 激光衍射法测量细丝直径原理图当一束激光照射到被测细丝上，发生衍射效应，在透镜焦平面处接收其衍射光强分布曲线，根据衍射光强分布曲线测出第n级暗纹中心到中央零级条纹中心的距离X, 即可计算出细丝直径。

值得注意的是：此法虽然测量精度较高，但一般只适用于测量0.5mm以下较细的细丝直径，同时要求ƒ >> d。

四、实验仪器光学平台、He-Ne激光器（波长0.6328μm）、透镜（ƒ=500mm）、 衍射光强分布自动采集系统、光纤（裸纤）一段。

五、实验步骤1．调整激光器使之发出的光束与平台平行，且与光接收器中心等高。

2．放置透镜，使透镜光轴与激光束同轴。

3．放置光接收器于透镜焦平面处并保持其移动（扫描）方向与激光束垂直。

4．放置被测光纤，微调光纤位置使衍射图样对称分布。

5．开启计算机进入“衍射光场强分布自动采集系统”， 采集光纤衍射光强分布曲线，根据衍射光强分布曲线计算被测光纤直径。

注意事项：调整光路时不能用眼睛正对激光束，以免伤害眼睛。

要用白纸屏接收光六、思考题1.上述激光衍射法实验中激光光强对测量精度（灵敏度）有影响吗？2.在计算细丝直径是为什么一般选择暗条纹？。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射法是一种常用的测量纺织品细丝直径的方法。

它通过测量激光经过纺织品细丝时的衍射效应，来推断出纺织品细丝的直径。

激光衍射法的原理是利用激光光束通过纺织品细丝时，会产生衍射现象。

激光光束经过纺织品细丝后，会呈现出明暗交替的衍射条纹。

这些衍射条纹的形状和间距与纺织品细丝的直径密切相关。

通过观察和测量衍射条纹的形状和间距，可以推断出纺织品细丝的直径。

具体的测量步骤如下：
1. 准备测量仪器和样品。

需要准备一台激光衍射仪和待测纺织品细丝样品。

激光衍射仪由激光器、准直系统、衍射系统和检测系统等组成。

2. 调整激光衍射仪。

将激光衍射仪固定在水平台上，并调整激光器和准直系统，使激光光束垂直射向样品。

3. 放置样品。

将待测纺织品细丝样品放置在激光光束的路径上，使其与光束垂直相交。

4. 观察衍射条纹。

打开激光衍射仪的衍射系统和检测系统，使衍射条纹在检测系统的显示屏上呈现出来。

观察并记录衍射条纹的形状和间距。

5. 计算细丝直径。

根据衍射条纹的形状和间距，使用相应的数学公式或计算方法，计算出纺织品细丝的直径。

激光衍射法具有测量快速、准确度高、非接触等优点，因此广泛应用于纺织品细丝直径的测量领域。

激光衍射法还可以用于其他材料的直径测量，具有较大的应用潜力。

随着科技的发展和对纺织品细丝直径要求的不断提高，激光衍射法的应用将会更加广泛。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
在激光衍射法中，一束单色激光通过一个带有狭缝的光阑并聚焦到待测物的表面上，
形成一个弥散的光斑。

当光斑遇到物体表面时，会发生散射，使得光线以不同的角度反射。

一部分散射光线照到一个接收屏幕上，这个接收屏幕上的图案是物体表面反射的一个亮度
分布图。

当待测物细丝直径越小，激光散射的角度变大，从而产生一个更为明显的衍射斑。

通
过测量衍射斑的直径、角度或强度等参数，就可以计算出待测物的尺寸。

在纺织品细丝直径测量中，激光衍射法具有许多优点。

比如它是一种非侵入式、无接
触式的测量方法，可以对纺织品细丝进行非破坏性的测试。

此外，激光衍射法在检测时还
可自动处理高精密度数字图像以及提供数字示波图，因此可以极大地提高测量速度与精度，并且可以交换测量数据。

同时，由于其基于激光技术，因此可以在多种材料上进行测量，
并且可以自动适应不同的表面状态。

纺织品细丝直径的测量精度非常重要，因此需要仔细选用合适的仪器和技术。

激光衍
射仪可以用于测量单个纤维的直径、颗粒直径和尘埃粒子直径等。

但是，当待测物表面的
颜色和反射率无法满足所需条件时，激光衍射法的精度和可靠性可能受到一些限制。

综上所述，激光衍射法是一种快速、准确、高效且不受材料限制的纺织品细丝直径测
量方法。

在纺织品制造、质量控制和品质管理等领域中，该方法得到了广泛应用。

应用激光衍射法测量纺织品细丝直径激光衍射法是一种目前广泛应用于纺织品细丝直径测量的非接触式测量方法。

通过利用激光光源照射到纺织品细丝上产生的散射光，并通过其衍射图样来获得细丝的直径信息。

该方法具有精度高、测量快速、非接触等优点，在纺织工业中得到了广泛应用。

激光衍射法测量纺织品细丝直径的基本原理是利用激光照射到纺织品细丝上时，光线经过细丝散射形成光晕区域。

根据光晕图样的衍射规律，可以推导出细丝直径和光晕图样之间的关系。

通过测量光晕图样的直径，就可以得到细丝的直径信息。

1. 准备工作需要准备一台搭载有激光光源的衍射仪器。

衍射仪器主要包括光源、激光发射系统、衍射系统和光电检测系统等部分。

确保各个部分的工作正常，保证精确的测量结果。

2. 校准在进行测量之前，需要对衍射仪进行校准。

校准的目的是确定光源和检测系统之间的距离，以及光源到细丝之间的距离，以确保测量的准确性和精度。

3. 测量将待测纺织品细丝放置在测量平台上，并将激光光源打开。

通过调节光源和细丝之间的距离，使激光光线正好照射到细丝上。

当激光照射到细丝上时，会产生一片光晕区域。

4. 图像获取利用光电检测系统，即相机或光电转换器等设备，捕捉光晕图样的影像。

将光晕图样的影像传输到计算机中进行图像处理。

5. 图像处理通过图像处理软件对光晕图样进行处理。

将图像转化为灰度图像，简化后续的图像处理。

然后，进行二值化处理，将光晕图样中的背景和细丝区域进行分离。

接着，可对图像进行去噪、边缘检测等处理，以便更准确地获取细丝的直径。

6. 数据分析对经过图像处理的光晕图样进行数据分析。

使用合适的算法和公式，将光晕图样的直径转化为细丝的直径。

根据需要，还可以对多个位置的图样进行分析和统计，以得到更为全面的测量结果。

激光衍射法测量纺织品细丝直径具有许多优点。

由于是非接触式测量，不会对纺织品细丝造成损伤。

测量速度快，可以快速获取大量数据。

激光衍射法精度高，对于细丝直径的测量要求较高的应用场合非常适用。

利用激光衍射法测量细丝直径
梁小冲;王维果;郝彦军
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2016(033)008
【摘要】在利用激光衍射法测量细丝直径的实验中，根据夫琅禾费衍射理论和巴比涅互补原理，提出利用图像重合法求出单缝衍射的正负一级波谷的间距，由单缝衍射公式求出细丝的直径，通过实验结果验证了该方法的可行性。

【总页数】3页(P68-70)
【作者】梁小冲;王维果;郝彦军
【作者单位】四川大学物理科学与技术学院，四川成都 610064;四川大学物理科学与技术学院，四川成都 610064;四川大学物理科学与技术学院，四川成都610064
【正文语种】中文
【中图分类】O4-33
【相关文献】
1.激光衍射法测量细丝直径的研究 [J], 石文孝;李莉;韩力
2.激光衍射法测细丝直径——三种光强分布测量方法的比较 [J], 骆钰灿;丁望峰
3.动态激光衍射法测量细丝直径 [J], 韩力;卢杰;李莉
4.用激光衍射法测量细丝直径 [J], 覃立平;赵子珍;莫玉香
5.应用激光衍射法测量纺织品细丝直径 [J], 莫玉香
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激光衍射法测量细丝线径的研究
李彦明;魏晓丽
【期刊名称】《光学机械》
【年(卷),期】1992(000)005
【摘要】探讨了用激光衍射测量细线直径的方法。

提出了一种适用于在线测量不透明细线直径的新方法。

本方法的原理是基于取得激光衍射图上两相邻暗点之间的距离的光信息并加以处理。

应用了 CCD、单片机等先进技术,以取得准确、可靠及预定的测量。

【总页数】7页(P56-62)
【作者】李彦明;魏晓丽
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
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1.用激光衍射法实现颗粒细度的测量技术 [J], 谭国锋
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5.利用激光衍射法测量细圆柱直径 [J], 田园;杨晓东
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