计量用高精度全息柱面位相光栅制作技术研究

发布时间：2017-08-14 06:01

  本文关键词：计量用高精度全息柱面位相光栅制作技术研究

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【摘要】：柱面光栅作为一种计量光栅广泛应用于接触式表面轮廓测量仪中。随着超精密机械加工向亚微米、纳米级精度发展,对接触式表面轮廓测量仪提出了大量程和高分辨率要求。而全息柱面位相光栅作为该测量仪的标准器,决定着仪器的分辨率,柱面光栅的质量技术参数及其精度对接触式表面轮廓测量仪的测量准确性及测量精度有着直接影响。本文结合柱面光栅的应用及光栅的相关衍射理论对柱面光栅全息制作过程中产生的误差及柱面光栅参数误差对测量精度的影响展开了研究和分析。其主要研究内容和取得的研究成果如下:(1)分析了柱面光栅在表面形貌测量过程中的工作原理,建立了测量系统输出信号与表征光栅质量的技术参数之间的对应关系。(2)根据光栅的标量衍射理论和严格耦合波理论分别对光栅的主要参数误差如周期误差、占空比误差、槽深误差、面型误差进行了分析,明确了柱面光栅的主要误差源(周期误差、占空比误差)及相应的工艺容差范围,为高精度柱面光栅的工艺制作提供了依据。(3)建立了柱面光栅的全息记录过程中光栅线密度分布以及累积误差计算的数学模型,针对平行光(平面波)记录方式提出了分段式拼接曝光的制作方法,该方法能有效提高柱面光栅线密度分布的一致性;针对点光源(球面波)记录方式通过优化记录点位置可使柱面光栅在全长累积误差为零。
【关键词】：表面形貌 柱面位相光栅 误差 全息记录
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH741
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 目的与意义9
• 1.2 表面形貌测量技术概述9-12
• 1.3 光栅测量技术12-14
• 1.4 本论文的主要研究内容14-16
• 第二章 光栅测量技术16-28
• 2.1 光栅测量技术的理论基础16-19
• 2.1.1 几何莫尔技术原理16-18
• 2.1.2 莫尔干涉术原理18-19
• 2.2 莫尔信号正交细分原理19-21
• 2.3 莫尔信号质量评价指标21-23
• 2.4 柱面光栅干涉测量系统23-27
• 2.4.1 光栅多普勒频移原理23-25
• 2.4.2 拍频干涉原理25
• 2.4.3 柱面光栅传感器的测量原理25-27
• 本章小结27-28
• 第三章 光栅误差分析28-40
• 3.1 周期误差分析29-31
• 3.1.1 单周期误差29
• 3.1.2 累积误差29-30
• 3.1.3 温度变化对累积误差的影响30-31
• 3.2 占空比、槽深误差分析31-39
• 3.2.1 标量衍射理论分析32-35
• 3.2.2 严格耦合波理论分析35-37
• 3.2.3 柱面全息位相光栅槽型参数工艺容差37-39
• 本章小结39-40
• 第四章 高精度全息柱面位相40-53
• 4.1 光栅的全息记录40-43
• 4.2 柱面光栅全息记录过程建模43-45
• 4.3 评价函数的确定45-46
• 4.4 对称点光源记录分析46-49
• 4.5 非对称点光源记录分析49-51
• 本章小结51-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 论文工作总结53
• 5.2 展望53-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文58-59
• 致谢59-60

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