计量光栅技术

结论 1

一、光栅式测量的基本原理 1

二、莫尔条纹的转换特点 3

三、光栅式测量装置、光栅光学系统、光栅读数头 4

四、光栅式测量历史的简单回顾 5

五、光栅式测量的特点及应用现状 6

参考书目 7

第一章 莫尔条纹的形成原理 8

1-1 莫尔条纹的几何光学原理 8

一、长光栅莫尔条纹方程 8

二、圆光栅莫尔条纹方程 18

1-2 莫尔条纹的衍射原理 27

一、单光栅的衍射现象 27

二、光栅常数相同、刻线平行的两光栅平行放置时的衍射现象 27

三、光栅常数相差很小、刻线相交成小角θ的两光栅平行放置时的衍射现象——莫尔条纹的形成 29

四、莫尔条纹方程 32

五、本节附录 34

1-3 莫尔条纹的傅里叶分析方法 48

一、单光栅的透射特性及其傅里叶表达式 48

二、两光栅迭合时的透射特性及其傅里叶表达式 50

三、莫尔条纹光强分布 51

四、典型莫尔条纹讨论 52

参考书目 55

第二章 光栅光学系统 56

2-1 单光栅光学系统 56

2-2 双光栅光学系统 58

一、直接接收式光学系统 58

二、分光式光学系统 59

三、影像式光学系统 62

四、光学四细分光学系统 66

五、高倍频光学系统——粗细栅距组合的光学系统 71

六、相位调制型光学系统 82

2-3 三光栅光学系统 86

一、工作原理 86

二、光学系统 88

三、讨论 89

参考书目 91

第三章 光栅刻制及光栅质量评定 92

3-1 光栅质量指标 92

一、光栅元件尺坯的质量指标 92

二、光栅元件的刻划质量指标 93

三、光栅付莫尔条纹信号质量指标 96

3-2 光栅元件的刻制 97

一、长光栅尺的刻制工艺 98

二、圆光栅盘的刻制工艺 105

一、光栅元件刻划精度的检验 117

3-3 光栅质量检验 117

二、光栅付莫尔条纹信号质量的检验 121

参考书目 129

第四章 光栅光学系统设计 130

4-1 光栅光学系统的设计 130

4-2 光栅光学系统元部件的设计 130

一、照明系统 131

二、光栅付 137

三、光电接收元件 171

四、光栏 175

参考书目 179

二、粗细光栅组合的光栅倍增法细分 181

三、光衍射法四细分 181

第五章 莫尔条纹的细分技术 181

一、影像法光学二细分 181

5-1 莫尔条纹的光学细分法 181

四、用闪耀光栅系统实现多倍频细分 182

5-2 莫尔条纹的机械细分 182

5-3 莫尔条纹的电子细分 184

一、幅度调制信号细分 184

二、相位调制信号细分 221

三、用微处理机进行电子细分 229

参考书目 232

第六章 光栅在长度计量中的应用 233

6-1 光栅在线值计量中的应用 233

一、光栅数字卡尺 233

二、数字式测长仪 234

三、数字式工具显微镜 237

四、三坐标测量机 239

五、机床上用的光栅测长系统 242

六、莫尔条纹控制的光栅刻划机 249

6-2 光栅在角分度计量中的应用 250

二、光栅分度头 251

一、光电脉冲发生器 251

三、度盘检查仪 255

四、光栅圆转台和圆刻机 257

五、利用莫尔条纹测量小角度 261

6-3 光栅在位移量同步比较测量中的应用 263

一、齿轮单面啮合检查仪 263

二、万能齿轮测量机 266

三、传动链测量仪 267

6-4 莫尔三维测量和应变测量 271

一、莫尔三维测量的基本原理 271

二、莫尔等高图法的应用 275

参考书目 279