基于横向莫尔条纹的自准直测角方法

发布时间：2021-07-04 10:09

　　本文提出了基于横向莫尔条纹的自准直测角方法,用遮光原理分析了莫尔条纹的位移放大作用.并基于该方法搭建了原理光路,得到的莫尔条纹信号稳定且能够满足测量需求.在此基础上对系统进行了定量标定,简化了数据处理步骤,实现了动态测量,系统分辨率达到10″,进一步明确将该方法应用到自准直仪中可以有效提高仪器分辨率. 

【文章来源】：大学物理. 2020,39(05)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

自准直测角法原理图[3]

如图2所示,光栅透光部分的交点形成的连线由于透光面积大形成亮纹,而透光部分与遮光部分交点的连线上由于光线相互遮挡形成暗纹.可以看出两光栅透光部分的交点由栅线的序数(a, b)确定,其中a与b是任意整数且满足[7]k=a-b (2)

实验中,我们按照图3搭建了一个模拟实际使用环境的光路. 其中光源采用的是功率为4 mW,波长为650 nm的半导体激光器,实际光路中通过偏振片调整光强的大小. 标尺光栅和指示光栅的线密度均为50 线/mm(光栅常量dm= 20 μm),且均被放置在准直物镜(即凸透镜)的焦平面上. 凸透镜的焦距f = 200 mm,视场角为10 °. 平行光照射狭缝后,产生光的衍射现象,此时狭缝相当于一个线光源,平行光经狭缝转化为发散光. 对于具有多个狭缝的光栅,在平行光照射下,每条狭缝都产生相应的衍射现象,各个狭缝相互叠加,相当于此时光栅上存在一个面光源. 由于我们在实验中选用的激光束直径较小,激光束通过光栅可视为一个点光源. 光电接收装置采用LM601S CCD 光强分布测量仪,该光强仪所用的是线阵CCD. 该CCD光敏元数为2700位,光敏元中心距为11 μm,光敏元线阵有效长度为29.7mm,且光栅条纹为竖直时,其测量的是水平方向的光强分布,能够满足实验测量需求. 受实验条件限制,实际实验中平面镜被放置在分光仪平台上,通过对分光仪平台的读数,可以测出平面镜旋转的角度(精度为1 ′),用以验证实验结果.2.2 实验现象及数据获取

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于莫尔条纹的波干涉演示仪器的研究[J]. 韩修林,唐义甲,丁智勇.  大学物理实验. 2018(02)
[2]CCD在自准直仪中用于莫尔条纹成像研究[J]. 刘鹏,高立民,赵素文.  光子学报. 2010(03)
[3]纵向莫尔条纹在自准直仪中的应用[J]. 吴文明,高立民,吴易明,吴璀罡.  光子学报. 2008(12)
[4]基于莫尔条纹的自准直测角技术[J]. 蔡盛,乔彦峰.  测试技术学报. 2007(06)
[5]成像式光栅自准直测角方法研究[J]. 张继友,范天泉,曹学东.  光电工程. 2006(11)
[6]光电自准直仪研究现状与展望[J]. 张继友,范天泉,曹学东.  计量技术. 2004(07)
[7]莫尔条纹的光学原理[J]. 黄维实,曹向群.  仪器制造. 1979(06)

博士论文
[1]CCD细分技术及其应用研究[D]. 杨博雄.中国地震局地球物理研究所 2005



本文编号：3264591