光学测量技术与应用幻灯片.ppt

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光学测量技术及仪器幻灯片PPT

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射率nD。
3.阿贝折射仪及使用方法
10.读数望远镜;
1.测量望远镜;
11.转轴; 12.刻度盘罩; 13.闭合旋钮;
14.底座。
2.消散手柄; 3.恒温水入口;
4.温度计;
5.测量棱镜; 6.铰链; 7.辅助棱镜; 8.加液槽; 9.反射镜;
阿贝折射仪外形图
阿贝折射仪及使用方法
(1)仪器安装:将阿贝折射仪安放在光亮处,但应避免阳光的直接照射,以 免液体试样受热迅速蒸发。用超级恒温槽将恒温水通入棱镜夹套内, 检查棱镜上温度计的读数是否符合要求(一般选用(20.0±0.1)℃或 (25.0±0.1)℃)
异丙醇溶解在环己烷中,浓度越大其折 射率越小
2. 测试原理
• 当一束单色光从介质Ⅰ进入介质Ⅱ(两种介
质的密度不同)时,光线在通过界面时改变 了方向,这一现象称为光的折射。 •光的折射现象遵从折射定律:
(1)
式中α为入射角,β为折射角,
nⅠ、nⅡ为交界面两侧两种介质的折射率; n 为介质Ⅱ对介质Ⅰ的相对折射率。
长范围为420nm~700nm。
• 721型分光光度计也是可见光分光光度计,
是72型分光光度计的改进型,适用波长范 围368nm~800nm。
• 752型分光光度计为紫外光栅分光光度计,
测定波长200nm~800nm,
光光度计面板图
1.数字显示器;2.吸光度调零旋钮;3.选择开关; 4.浓度旋钮;5.光源室;6.电源室;7.氢灯电源开关; 8.氢灯触发按钮;9.波长手轮;10.波长刻度窗; 11.试样架拉手;12.100%T旋钮;13.0%T旋钮; 14.灵敏度旋钮;15.干燥器。
式中r为常n液 数 ;sn棱irn =1n.液 2 75 。s测i2n 出‘ 0β0c′o 即rs可si求n 0 ’ , 出n液。(3因) 为在

光学测量的基础知识课件

光学测量的基础知识课件
光线传播速度
光在不同物质中传播速度一般不同,在真空中最快。
光线直线传播的应用
可应用于光学测量、定位、光学仪器等。
光学成像原理
01
02
03
成像原理
基于透镜或反射面的折射 或反射原理,将物体成像 于视网膜或探测器上。
成像公式
1/f = 1/u + 1/v,其中f 为透镜焦距,u为物距,v 为像距。
成像质量
光学测量通常采用非接触式测量方式 ,具有高精度、高分辨率、非破坏性 等优点。
光学测量特点
高精度
实时性
光学测量利用光的干涉、衍射等效应,可 以实现高精度的测量,达到纳米级甚至更 高级别的测量精度。
光学测量可以实现实时在线测量,可以在 生产过程中快速获取测量数据,及时调整 生产工艺,提高产品质量。
非接触性
环境监测
光学测量可以用于环境监测,如空气质量、水质、噪声等 环境参数的测量。
医学诊断
光学测量在医学领域也有广泛应用,如医学影像、光学显 微镜、激光治疗等。
科研领域
光学测量在科研领域也有重要应用,如物理实验、化学分 析、生物研究等。
02
光学测量基本原理
光线传播定律
光线传播方向
光线在均匀介质中沿直线传播,当通过不同介质时,会发生折射 和反射现象。
利用光谱和偏振等光学技术实现对大气污染物的监测,如 二氧化硫、氮氧化物等。
水质监测
利用光学技术实现对水体中的污染物、悬浮物、叶绿素等 物质的监测。
气象观测
利用光学技术实现对云层、风向、风速等气象参数的观测 。
光学测量在安全防范中的应用
光学防盗系统
利用红外、微波等光学技术实现 防盗报警,具有高灵敏度和高分 辨率等优势。

光学测量技术与应用ppt课件(第三章至第七章)-研究生考试复试专业课

光学测量技术与应用ppt课件(第三章至第七章)-研究生考试复试专业课

O R e O R e 2
i (O R )
00
2
i(O R )
00
干涉现象是由第二项和第四项代表的初始物光波和被 测物光波相干叠加产生的
U1 R02O0e iO (O02 R02 )O0e i
I1 U1*U1
O02[R04 (O02 R02 )2 2R02 (O02 R02 ) cos( O )]
1

O02

R02

O R e i(O R ) 00

O R e i(O R ) 00
29
波前再现时用参考光和被测物光波同时照射全息图
再现照明光波为: C R O'
透过全息图的衍射光波:
U C 1 ( R0e iR O0e i ) 1
(O02 R02 )R0e iR R02O0e iO R02e i 2R O0e iO (O02 R02 )O0e i
18
❖ 全息波前的复现
布喇格条件:
19
Fourier 全息
20
Fourier 全息的复现
21
✓ 激光全息干涉测量技术
▪ 它是同一个物体在不同时间的全息干涉条纹。 ▪ 它是同一物体的两个状态(变化前与变化后) 的比较。 ▪ 它适合于测量粗糙表面。 ▪ 它的测量精度高于 5×10-4mm。 ▪ 它的测量量程很小,只有几十个微米。
t
0
e i dt
光强:
R02O0
e dt t i (O Kcost )
0
tR02O0e iO J 0 ( K )
I *

t
2
R4O02
J

光学测量技术与应用第1章

光学测量技术与应用第1章

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。

光学测试课件第一章1节

光学测试课件第一章1节

设为 y,则有: y fe
Δy β Δy, δ Δy fe
因为
Γ
β
250 fe
所β以 Γe:
β x Δ f fo
y 250 (mm)
(1 8)
⊿y
f o l
f o
Δ
l
δ
fe fe
§1 (一)对准 2、显微镜的对准误差
例1:V棱镜折光仪的显微镜放大率 5,8 显微镜 的数值孔径 NA 0,.1对5 准方式是夹线对准,
§1-1
2、消视差法
设眼睛的摆动距离为 b,所选对准方式的对准误差
为 ,定焦时目标和标志到眼睛的轴向距离分别为
l1和 ,l2 此时人眼直接观察的调焦扩展不确定度
(调焦极限误差)根据(1-1)式可得:
1 1
l2 l1 b
(1 5)
单次测量的标准不确定度(单次测量标准偏差)为:
EP
1
3b
为 e,由于几何焦深造成的人眼调焦扩展不确定度
(极限误差)为:
1
1 l2
1 l1
e
De
(1 1)
1屈光度=1/m
m
rad
§1-1
1、清晰度法
(2)物理焦深:根据衍射理论,由于眼瞳大小有
限,即使是理想成像,一物点在视网膜上的像不是
一个而是一个弥散斑(艾里斑),当物点沿轴向移
动 d后l ,在眼瞳面上产生的波差小于某一个值(例
§1-1光学测量中的对准与调焦技术
一、人眼的对准误差和调焦误差 眼睛的对准误差以偏离量对眼睛中心的夹角表示。 眼睛的调焦误差以目标与标志到眼瞳距离的倒数 之差表示。 眼睛通过光学系统去对准或调焦的目的是利用仪 器的有效放大率和有利的比较标志(如叉线或双线) 以提高对准和调焦的准确度。 人眼通过仪器观察目标时的对准和调焦误差应以 观察仪器的物方对应值表示,如图所示:

光学测量技术与应用第5章

光学测量技术与应用第5章

I ( x, y ) A( x, y ) B( x, y ) cos ( x, y )
当投影的正弦光栅沿着与栅线垂直的方向移动 一个周期时,同一点处变形条纹图的相位被移动了 2π,当投影光栅移动一个周期的一小部分时,变形 条纹图的相位便移动了,这时产生一个新的光强值:
I ( x, y; j ) A( x, y ) B ( x, y ) cos[ ( x, y ) j ]
光通信工程研究中心
光学测量技术与应用
——光学三维测量技术
王峰 2013/5/16
光通信工程研究中心
光学三维测量技术
三维测量概念:三维形状测量是获取物体表面各点空间坐 标的技术,得到物体的全部形状信息,形成了三维数字化 技术。 应用领域:机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩 具、制鞋等民用工业,广泛应用于 (CAD/CAM)、逆向 工程(RE)、快速原型(RP)及虚拟现实(VR)等领域。 分类:宏观三维形状测量与微观表面三维形貌测量技术
O B A
x
参考面 3
参考面 3
3 x
(a)直射式
2013/5/16
(b) 斜射式
光学测量技术与应用-光学三维测量技术
(c) 斜入射
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光通信工程研究中心
1.斜射式三角法基本原理
⑴Scheimpflug沙伊姆弗勒条件
A 1 2 α θ1 θ2 a 4

x' θ3 b
O’ 5
t an(1 2 ) tan 3
2013/5/16
光学测量技术与应用-光学三维测量技术
7
光通信工程研究中心
⑴被动三角法
不考虑测量系统的具体照明情况,一般采用自然光照明。 双目视觉——典型的被动三维测量技术。 常用于三维目标的识别、理解以及位形分析等场合。
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灵敏度(Sensitivity):测量系统输出变化量与引起该变 化量的输入变化量之比为静态灵敏度。
2021/3/16
《光电检测技术》
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分辨率(Resolution Power):指测量系统能检测到的最小 的输入增量。
误差(Error):就是测得值与被测量的真值之间的差。误 差可以分为:系统误差、随机误差与粗大误差。
技术重大发现与创新离不开测试与仪器。许多重要 的发现都是通过测量而得到的。 ➢ 没有测量,也没有生产,同时测量手段提高,生产 质量也随着提高。 ➢ 现代战争中,先进的测控系统已成为精确打击武器 装备的重要组成部分。
2021/3/16
《光电检测技术》
6
狭义测量
➢ 尺寸测量 一般尺寸的测量,大尺寸的测量,小 尺寸和微纳尺寸的测量;高精度测量

4.被测对象和观察者:也是测试系统的组成部分,它
们同传感器、信号调理部分以及数据显示与记录部分一起
构成了一个完整的测试系统。
2021/3/16
《光电检测技术》
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光学系统的基本组成部分
1.光源:在许多光学测量系统中需要选择一定辐射功率、 一定光谱范围和一定发光空间分布的光源,以此发出的光束 作为携带被测信息的物质。
2021/3/16
《光电检测技术》
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0 引言
1 学习主要目的
➢ 理解和掌握测量领域尤其是光学测量领域中的基 本概念以及光测量信号的基本特征和基本信号处 理方法。
➢ 学习和掌握科学研究、工业生产及计量领域中光 学测量的基本原理、基本方法和基本系统构成,例 如:干涉测量, 全息测量, 多普勒测量、光纤传感 等等。
信号(Signals):是信号本身在其传输的起点到 终点的过程中所随带的信息的物理表现,是传递信息 的载体。信号具有能量,它描述了物理量的变化过程 ,在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数。
2021/3/16
《光电检测技术》
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1.1.2 基本构成
➢ 光学测量:通过各种光学测量原理实现对被测物体的测量。
研究主要内容:计量单位及其基准,标准的建立、 保存与使用,测量方法和计量器具,测量不确定度, 观察者进行测量的能力以及计量法制与管理等,也包 括研究物理常数和物质标准,材料特性的准确测定
2021/3/16
《光电检测技术》
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测量(Measurement):将被测值和一个作为测量单位 的标准量进行比较,求其比值的过程。
2.被测对象与被测量:被测对象主要是指具体要测量的物 体或物质,被测量就是具体要测量的参数。
3.光信号的形成与获得:实际上就是光学传感部分,主要 是利用各种光学效应,如干涉、衍射、偏振、反射、吸收、 折射等,使光束携带上被测对象的特征信息,形成可以测量 的光信号。能否使光束准确地携带上所要测量的信息,是决 定所设计测量系统成败的关键。
➢ 测试系统的一般构成

1.传感器:用于从被测对象获取有用的信息,并将其
转换为适合于测量的变量或信号。

2.信号调理部分:对从传感器所输出的信号作进一步
的加工和处理,包括对信号的转换、放大、滤波、储存、
重放和一些专门的信号处理。

3.显示和记录部分:将调理和处一个完整的测量过程包括四个测量要素:测量对象和被测 量,测量单位和标准量,测量方法,测量的不确定度。
检验(Inspection):判断测量是否合格的过程,通常不 一定要求具体数值。
测试(Measuring and testing):具有试验研究性质的 测量,一般是测量、试验与检验的总称。测试是人们认识客 观事物的方法。
光学测量技术与应用 Optical Measurement Techniques and Applications
使用教材
光学测量技术与应用
Optical Measurement Techniques and Applications 清华大学出版社 2008年5月
Other reference books: ❖ 1.近代光学测试技术,杨国光主编,浙江大学出版社 ❖ 2.激光光电检测,吕海宝主编,国防科技大学出版社 ❖ 3.激光测量技术,孙长库 叶声华 编著,天津大学出版社
不确定度的B类评定:用不同于统计分析的其他方法进行不 确定度评定的方法。
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《光电检测技术》
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信 息 (Information) : 一 般 可 以 理 解 为 消 息 、 情 报或知识。例如:遗传密码是生物信息,商品报道是 商品信息。从物理学观点出发来考虑,信息就是物质 所固有的,是其客观存在或运动状态的特征。信息本 身不是物质,不具有能量,但信息的传输却依靠物质 和能量。
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《光电检测技术》
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4.期末成绩评定
平时考勤:10% 平时作业,包括交作业情况和完成作业质量:
10% 2次研究性大作业:20%; 期中考试:15% 期末考试:45%
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《光电检测技术》
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Chapter 1 光学测量的基础知识
➢ 现在人一生下来,遇到的第一件事就是测量; ➢ 测量也是人在一生中遇到最多的事情之一; ➢ 科学是从测量开始的,没有测量就没有科学。科学
精度(Accuracy):反映测量结果与真值接近程度的量,在 现代计量测试中,精度的概念逐步被测量的不确定度代替。
测量不确定度(Uncertainty of Measurement):表征合理 赋予被测量的量值的分散性参数。主要包括:
不确定度的A类评定:用对重复观察值的统计分析进行不确 定度评定的方法;
➢ 时间测量 目前最精确的测量方法。
➢ 重量测量 ➢ 速度测量等
广义测量
心理健康测量,容貌测量等
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1.1 基本概念、基本方法、应用领域及发展趋势
1.1.1 基本概念 计量学(Metrology):是指研究测量、保证测量统
一和准确的科学;计量泛指对物理量的标定、传递与 控制。
➢ 了解这些光学测量方法的实际应用。
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《光电检测技术》
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2 本课程的基本要求
➢上课认真听讲,上课尽量消化理解,不懂的地方 及时问。
➢课后至少读两遍参考书,查阅相关文献。
➢独立完成作业,有些作业需要小组集体完成。
3 本课程的安排
课堂教学:48学时。 综合研究性作业:8学时(以4-6人为小组)。 参观实验室8学时:参观实验室(16人为1组)。
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