莫尔条纹ppt
合集下载
莫尔条纹测试技术 ppt课件
行修正。
• 由图示
• 因此
获得莫尔条 纹图后，应 根据该式进 行坐标修正
x'x d x'
h
l
x
x'
h l
(d
x'
)
y
y'
h l
(d
y')
O
BC
F
αβ
D(x’,y’) P
X
h
E(x,y)
照射型莫尔法几何原理图
ppt课件
24
莫尔形貌（等高线）测试技术
• ②投影型莫尔法
ppt课件
26
莫尔形貌（等高线）测试技术
• ③莫尔条纹级次与凹凸判断
• 实际测量时条纹的绝对级数不易确定，只能定出条纹的相 对级数。
• 判定凹凸的方法是:
• 当使光栅离开物体时，如果条纹向内收缩，表明该处表面是凸的 ，反之是凹的；
• 照射型中还可通过移动光源来确定凹凸问题，如果光源同接受器 之间的距离d增加，条纹向外扩张，且条纹数增加，则是凸的。
ppt课件
5
莫尔条纹技术简介
• 引言：
• 一般来说，任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线 族的叠合，均能产生按新规律分布的莫尔条纹图案。
• 1874年英国物理学家瑞利首次将莫尔图案作为一种计测手 段，根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性， 从而开创了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水 平的提高，莫尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控 制、伺服跟踪、运动比较等方面有广泛的应用。
L1 G1 C1 S
• 照射型莫尔法虽然具有测定装置简
ob
L2 G2 C2
【精编】传感器实验--莫尔条纹演示概述幻灯片
19
薪酬
薪酬设计原理
薪酬设计的原则
• 3E原则(内部公平、外部公平、个人价值 公平)
• 战略原则（将员工的期望和要求转化为 对员工薪酬激励）
• 竞争原则 • 激励原则 • 经济原则 • 合法原则
20
薪酬 影响企业薪酬的因素有哪些
• 劳动绩效 • 职务或岗位 影响员工个人薪酬水平的因素 • 综合素质与技能 • 工作条件 • 年龄与工龄 • 态度
15
薪酬 广东省近三年工资调幅
级别
2008.4.1 2006.9.1 2004.12.1 同比04年 同比06年
一类（广州深圳） 860
780
684
25.73% 10.26%
二类（东莞中山） 770
690
574
34.15% 11.59%
三类（惠州） 670
600
494
35.63% 11.67%
四类（内市） 580
4 复杂工作：独立做出决定；监督他人的工作；人事主管、 需要接受高级的专业训练和丰富的经验。 技术主 管 29
薪酬
因素比较法(例)
因素 责任大小 所需技能 任务难度 工作环境 财务影响
工资率 100元
职位B
职位B
200 职位B 职位A 职位A 职位B
300 职位A
职位B 职位A
400
职位A
30
薪酬
忠告 高薪不一定能留住人才，但低薪一定不能留住人才
10
薪酬 薪酬在HR管理中的作用与关系（案例）
（一）某公司的中层以上领导精英,都能诚信服 务于该公司,您知道该公司的总经理主要抓的 是哪三条“留人”措施?为什么是这三条?
1. 薪酬福利留人 2. 事业留人 3. 职务留人
薪酬
薪酬设计原理
薪酬设计的原则
• 3E原则(内部公平、外部公平、个人价值 公平)
• 战略原则（将员工的期望和要求转化为 对员工薪酬激励）
• 竞争原则 • 激励原则 • 经济原则 • 合法原则
20
薪酬 影响企业薪酬的因素有哪些
• 劳动绩效 • 职务或岗位 影响员工个人薪酬水平的因素 • 综合素质与技能 • 工作条件 • 年龄与工龄 • 态度
15
薪酬 广东省近三年工资调幅
级别
2008.4.1 2006.9.1 2004.12.1 同比04年 同比06年
一类（广州深圳） 860
780
684
25.73% 10.26%
二类（东莞中山） 770
690
574
34.15% 11.59%
三类（惠州） 670
600
494
35.63% 11.67%
四类（内市） 580
4 复杂工作：独立做出决定；监督他人的工作；人事主管、 需要接受高级的专业训练和丰富的经验。 技术主 管 29
薪酬
因素比较法(例)
因素 责任大小 所需技能 任务难度 工作环境 财务影响
工资率 100元
职位B
职位B
200 职位B 职位A 职位A 职位B
300 职位A
职位B 职位A
400
职位A
30
薪酬
忠告 高薪不一定能留住人才，但低薪一定不能留住人才
10
薪酬 薪酬在HR管理中的作用与关系（案例）
（一）某公司的中层以上领导精英,都能诚信服 务于该公司,您知道该公司的总经理主要抓的 是哪三条“留人”措施?为什么是这三条?
1. 薪酬福利留人 2. 事业留人 3. 职务留人
莫尔条纹测量位移五课件
随着医疗技术的不断发展，莫尔条纹位移测量技术在医疗器械、康复设
备等领域的应用逐渐增多，为医疗行业提供精准的位移测量解决方案。
未来展望
技术创新
未来莫尔条纹位移测量技术的发展将继续以技术创新为主 导，不断优化算法、提高测量精度和稳定性，以满足更多 领域的需求。
应用拓展
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，莫尔条纹位移测 量技术的应用将更加广泛，为各行业的发展提供有力支持 。
详细描述
大型设备如发电机、压缩机等在运行过程中会产生振动，如果振动位移超过允许范围， 将会影响设备的性能和安全性。莫尔条纹技术通过在设备表面设置传感器，实时监测设 备的振动位移，并将数据传输到控制系统进行分析和处理。通过及时调整设备运行参数
或采取其他措施，可以确保设备安全稳定运行。
案例三：精密测量中的位移测量
详细描述
在机械加工过程中，工件的位移变化直接影响到加工精度和产品质量。莫尔条纹技术通过将光束投射到工件表面 ，并观察光束形成的干涉条纹变化，能够高精度地测量工件的微小位移变化，从而及时调整加工参数，提高加工 精度和产品质量。
案例二：大型设备的振动位移测量
总结词
大型设备在运行过程中会产生振动，莫尔条纹技术可以用于实时监测设备的振动位移， 确保设备安全稳定运行。
误差来源
主要包括光栅或刻线尺的刻制误差、指示光栅的 匹配误差、温度变化引起的光栅或刻线尺伸缩误 差、机械振动和磨损等。
误差分析
通过对测量系统各环节的分析，确定误差来源和 大小，采取相应措施减小误差，提高测量精度。
CHAPTER
03
莫尔条纹位移测量实验
实验设备与材料
莫尔条纹测量仪
用于观察和测量莫尔条纹现象。
测量原理
莫尔现象及其应用ppt课件
光电探测器
光栅读数头的结构
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
位移测量
距离？
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
照 射 型 莫 尔 法 结 构 图
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
照射型莫尔法(阴影莫尔法)
观察点
光源
光栅
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
测量折射率梯度
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
测量流体折射率
莫尔条纹参数
？？？
焦距
折射率
测量面形的变形
• 测量平面外变形
如何测量？
• 测量平面内变形
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
平面内变形测量
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
投影型莫尔法结构图
优点：
1、光栅离待测物较远 2、需较小光栅 缺点： 1、焦深不大， 2、光栅不能太密
莫尔条纹PPT
11
12
谢谢！
13
的角度发生Δθ=1″的变化量时，莫尔条纹宽
度从11.459变到11.149，莫尔条纹的变化量为
Δm=0.31，这一变化量是很容易测量的。
8
应用莫尔条纹进行测量的优点
将光栅常数非常小的、高精度的、人眼 不能直接观察的光栅放大，可以用人眼 或仪器直接观察到莫尔条纹，测量精度 可以达到1μm;
条纹呈周期变化，便于读数和消除随机 误差;
（2）测量微小位移
当两块光栅的光栅常数相等时，根据公式 (1)，有
利用三角函数关系
，有
（3）
6
当θ非常小时，可以将式(2)进一步简 化为
m≈d/θ
（4）
以上两块光栅，一块作为定光栅固定不动，另
一块作为动光栅，固定在被测的运动物体上。
若被测物体沿光栅条纹排列方向移动光栅常数d 的距离，则莫尔条纹变化m，所以莫尔条纹将 位移放大了1/θ倍。
莫尔条纹的放大倍率仅取决于两个光栅之间的
角度，在测量中可以根据测量精度的需要任意
调整。
7
(3)测量微小角度
将式(2)做微分运算，并改写成有限变量 的形式
（5）
根据式(5)可以动光栅与静光栅之间角度的微小
变化量。例如，光栅常数为d=0.002mm,两块光
栅的角度为θ=0.01°，当动光栅与静光栅之间
（1）检验光栅
用已知光栅常数的标准光栅检验被测光栅的 光栅常数。要求标准光栅的光栅常数与被测光 栅的光栅常数接近但不等，转动标准光栅和被 测光栅之间的角度，使莫尔条纹间距达到最大 ，此时θ≈0，代入公式(1)，则
（2）
用这种方法还可以看出被测光栅的间隔是否均 匀，如果不均匀，则莫尔条纹会发生弯曲。
12
谢谢！
13
的角度发生Δθ=1″的变化量时，莫尔条纹宽
度从11.459变到11.149，莫尔条纹的变化量为
Δm=0.31，这一变化量是很容易测量的。
8
应用莫尔条纹进行测量的优点
将光栅常数非常小的、高精度的、人眼 不能直接观察的光栅放大，可以用人眼 或仪器直接观察到莫尔条纹，测量精度 可以达到1μm;
条纹呈周期变化，便于读数和消除随机 误差;
（2）测量微小位移
当两块光栅的光栅常数相等时，根据公式 (1)，有
利用三角函数关系
，有
（3）
6
当θ非常小时，可以将式(2)进一步简 化为
m≈d/θ
（4）
以上两块光栅，一块作为定光栅固定不动，另
一块作为动光栅，固定在被测的运动物体上。
若被测物体沿光栅条纹排列方向移动光栅常数d 的距离，则莫尔条纹变化m，所以莫尔条纹将 位移放大了1/θ倍。
莫尔条纹的放大倍率仅取决于两个光栅之间的
角度，在测量中可以根据测量精度的需要任意
调整。
7
(3)测量微小角度
将式(2)做微分运算，并改写成有限变量 的形式
（5）
根据式(5)可以动光栅与静光栅之间角度的微小
变化量。例如，光栅常数为d=0.002mm,两块光
栅的角度为θ=0.01°，当动光栅与静光栅之间
（1）检验光栅
用已知光栅常数的标准光栅检验被测光栅的 光栅常数。要求标准光栅的光栅常数与被测光 栅的光栅常数接近但不等，转动标准光栅和被 测光栅之间的角度，使莫尔条纹间距达到最大 ，此时θ≈0，代入公式(1)，则
（2）
用这种方法还可以看出被测光栅的间隔是否均 匀，如果不均匀，则莫尔条纹会发生弯曲。
莫尔条纹技术
物体上的光强分布为
I1
=
I0
1
2
+
1 2
g[2πlx
/(h
+
l)P]
cosφ
φ 为入射光与表面法线间夹角
由于
(x0 − x) : h = (d − x) : (h + l)
可求出变形光栅返回并透过光栅平面后的透射率分布函数
I2
=
l0
cosφ
4
1 +
g
2π
P
hd + lx + g 2π
h+l P
可实现 1 长度计量 2 长度定位控制 3 角度计量 4 角度定位控制 5 运动比较仪 传动链检查仪 6 物体等高线测定 7 应变测定 8 相位测定 等
用莫尔条纹原理实现的线位移测量系统 光栅尺
用莫尔条纹原理实现的角位移测量系统 光栅编码器
二 序数方程原理 两光栅交点由栅线序数 N M组成 KMN
三 测量系统
三坐标测量机的测量系统的主要部件是测头和标准器 三坐标测量机的精度与工作效率和测头密切相关 没有先进的 测头 就无法发挥测量机的功能 三坐标测头可视为一种传感 器 只是其种类 结构原理 性能较一般的传感器复杂得多 大致可归纳为以下几类
(1)机械接触式测头(硬测头) 包括圆锥形 圆柱形和球形测头 回转式半圆和回转式1/4 柱面测头 盘形测头 凹圆锥测头 点测头 V形块测头及直角 测头等 (2)光学非接触测头 光学非接触测头对于测量软的 薄的 脆性的工件及光学刻 线非常方便 尤其对限定不能用机械测头与电测头的工件 只 能采用光学非接触测头 它不仅可作二坐标测量用 也能用作 三坐标的测量 适合于测量不规则空间型面(涡轮叶片 软质表 面等)
光栅传感器PPT教学课件
在电子细分中又可分为直接细分、电桥细分、示波管细分和锁相细分等。 • 3、机械和光学细分。
第7页/共19页 第6页/共19页
（二）直接细分
• 直接细分法的优点是对莫尔 条纹信号波形无严格要求， 电路简单，可用于静态、动 态测量系统。缺点是光电元 件安放困难，因而细分不能 过高。
第8页/共19页 第7页/共19页
条窄缝，其方向平行地横向莫尔条纹的方向，用以在光栅面
上截取一条光缝，限制光电元件接收视场面的大小，使之在
主 光 栅 移 过 一 个 栅 距 时 ， 会第1聚3页/于共1光9页电第元12件页/共81上9页的 光 强 亮 暗 变 化
2、反射分光式 光学系统
• 图10—14所示 ：光源1发出 的光经准直透镜2变成平行光 束垂直入射到分光棱镜3，经
第5页/共19页 第4页/共19页
（三） 辨向原理
• 如图10—5所示。当莫尔条纹移动时，两个条纹 的亮度变化规律完全一样，相位相差π/2。滞后 还是超前完全取决于光栅的移动方向，这种区 别运动方向的方法称为位置细分辨向原理。
第6页/共19页 第5页/共19页
三、莫尔条纹细分技术
• （一）细分方法： • 1、增加光栅刻度密度。 • 2、对电信号进行电子细分。把一个周期变化的莫尔条纹信号再细分，即增大一周期的脉冲数，称为倍频法。
2、光栅的结构
• 所谓光栅，简单地说，由大量等宽等间距的平行狭缝所组 成的光学器件称为光栅。
• 圆光栅有三种形式：一种是径向光，其栅线的延长线通过圆心； 第二种是切线光栅，其栅线的延长线与光栅盘中的一个 小同心圆相切；第三种是环形光栅，其栅线为一簇等间 距同心圆。
第2页/共19页 第1页/共19页
（二）莫尔条纹原理与特点
第7页/共19页 第6页/共19页
（二）直接细分
• 直接细分法的优点是对莫尔 条纹信号波形无严格要求， 电路简单，可用于静态、动 态测量系统。缺点是光电元 件安放困难，因而细分不能 过高。
第8页/共19页 第7页/共19页
条窄缝，其方向平行地横向莫尔条纹的方向，用以在光栅面
上截取一条光缝，限制光电元件接收视场面的大小，使之在
主 光 栅 移 过 一 个 栅 距 时 ， 会第1聚3页/于共1光9页电第元12件页/共81上9页的 光 强 亮 暗 变 化
2、反射分光式 光学系统
• 图10—14所示 ：光源1发出 的光经准直透镜2变成平行光 束垂直入射到分光棱镜3，经
第5页/共19页 第4页/共19页
（三） 辨向原理
• 如图10—5所示。当莫尔条纹移动时，两个条纹 的亮度变化规律完全一样，相位相差π/2。滞后 还是超前完全取决于光栅的移动方向，这种区 别运动方向的方法称为位置细分辨向原理。
第6页/共19页 第5页/共19页
三、莫尔条纹细分技术
• （一）细分方法： • 1、增加光栅刻度密度。 • 2、对电信号进行电子细分。把一个周期变化的莫尔条纹信号再细分，即增大一周期的脉冲数，称为倍频法。
2、光栅的结构
• 所谓光栅，简单地说，由大量等宽等间距的平行狭缝所组 成的光学器件称为光栅。
• 圆光栅有三种形式：一种是径向光，其栅线的延长线通过圆心； 第二种是切线光栅，其栅线的延长线与光栅盘中的一个 小同心圆相切；第三种是环形光栅，其栅线为一簇等间 距同心圆。
第2页/共19页 第1页/共19页
（二）莫尔条纹原理与特点
第7章光栅ppt课件
零位光栅
零位光栅透过的光能量
作业
7.1，7.2，7.7
1、一对均为50 lp/mm的光栅尺组成横向莫尔条纹测 量装置，有四列信号输出，光电接受管的直径为 1mm，两光栅的夹角至少应该有多大？如果单刻线 的误差为 ±1μm，光电接受管的平均误差是多少？
2、莫尔条纹法进行几何测量有什么优点？光栅莫尔 条纹测量装置，一般为什么有四列信号输出？
处理方法：将0～360o分为 8个区，每个区间各占45o。 单片机采集正、余弦信号的A/D值，并对其进行正、 负及绝对值大小的判断，由此可唯一确定每个区间。
在1、4、5、8区间用tgθ查表细分，在2、3、6、7 区间用ctgθ查表细分,而由tgθ和 ctgθ的性质可知，只需 在0～45o 范围造表细分。用基数加上或减去查表值即 可求得不同区间的细分值。
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4— 转盘 5—工件 6—刀具
数控加工中心
编码器在数控加工中心的 刀库选刀控制中的应用
角编码器与旋转刀库连接 刀具
旋转刀库
角编码器的输出为当前刀具号 被加工工件
用不同的刀具加工复杂的工件
编码器在伺服电机中的应用
利用编码器测量伺服电 机的转速、转角，并通 过伺服控制系统控制其 各种运行参数。
莫尔条纹是周期函数。
长光栅光闸莫尔条纹
播放动画
（3）测量原理
主光栅相对指示光栅移动一个栅距，莫尔条纹移动一个条 纹间距。莫尔条纹将光栅位移信息转换成光强随时间的变化。 只要计测条纹移过的个数 n，便可计算出光栅的位移量L，即
Lnq
（7-38）
式中 q=d 为量化单位，表示每移动一条纹所对应的长度量；δ 是不足一周期的移动量所对应的位移量。
莫尔条纹的形成原理及特点四ppt课件
直接细分
❖又称位置细分，常用的细分数为4。四细分可用
4个依次相距的光电元件，在莫尔条纹的一个周期 内将产生4个计数脉冲，实现了四细分。如图5-54所示。
❖ 优点：对莫尔条纹信号波形要求不严格，电路 简单，可用于静态和动态测量系统。
❖ 缺点：光电元件安放困难，细分数不能太高。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
放大倍数可通过改变θ角连续变化，从而获得任意 粗细的莫尔条纹，即光栅具有连续变倍的作用。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
3）均化误差作用 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，
对光栅的刻线误差有平均作用。
❖细分就是在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一
个脉冲，而是输出若干个脉冲，以减小脉冲当量 提高分辨力。
例如100线光栅的W=0.01mm，若n=4，则分 辨率可从0.01mm提高到0.0025mm。因为细分 后计数脉冲提高了n倍，因此也称之为n倍频。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
2、莫尔条纹的宽度
设a=b=W/2，则
W/2 sin
B
2
所以，
B
W /2
sin
2
当θ很小时， sin
22
则有B W
（θ为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
❖又称位置细分，常用的细分数为4。四细分可用
4个依次相距的光电元件，在莫尔条纹的一个周期 内将产生4个计数脉冲，实现了四细分。如图5-54所示。
❖ 优点：对莫尔条纹信号波形要求不严格，电路 简单，可用于静态和动态测量系统。
❖ 缺点：光电元件安放困难，细分数不能太高。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
放大倍数可通过改变θ角连续变化，从而获得任意 粗细的莫尔条纹，即光栅具有连续变倍的作用。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
3）均化误差作用 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，
对光栅的刻线误差有平均作用。
❖细分就是在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一
个脉冲，而是输出若干个脉冲，以减小脉冲当量 提高分辨力。
例如100线光栅的W=0.01mm，若n=4，则分 辨率可从0.01mm提高到0.0025mm。因为细分 后计数脉冲提高了n倍，因此也称之为n倍频。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
2、莫尔条纹的宽度
设a=b=W/2，则
W/2 sin
B
2
所以，
B
W /2
sin
2
当θ很小时， sin
22
则有B W
（θ为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
激光衍射测量和莫尔条纹技术演示文稿
dxk 0.1%
db0.3m
考虑到环境干扰的影响, db0.5m
113
第13页，共40页。
3. 测量范围：
kf
b2
250
这意味着db的变化量可放大250倍。但随着b的增大，放
大倍数将急剧地减小。f 的增大将受到仪器尺寸的限制。所以 衍射测量的高测量精度只有在测量微小尺寸时才能够得到保证
。这就决定了衍射测量的测量范围很小。
14
第14页，共40页。
如果狭缝宽度太小(例如 b=1 m), 光学透镜成象的 近轴条件得不到满足，所以b不能太小。 当b的范围为 :
0.0m 1 m b0.5mm
115
第15页，共40页。
圆孔衍射测量
衍射屏
L
观察屏
1
中央亮斑 (爱里斑)
I / I0 1
圆孔半径a
焦距f
圆孔衍射装置示意 图
衍射强度分布为：
28
第28页，共40页。
2、衍射干涉原理：
光栅副的衍射级次
光栅副衍射光的干涉
2299
第29页，共40页。
莫尔条纹的基本性质
1、放大性
2、同步性
w
d 2 sin (
)
d
2
90 2
栅距放大了1/θ倍 微小位移变化放大 提高了测量的灵敏度
光栅移动一个栅距，莫尔条纹就移动一个条纹宽度w
3、准确性
7
第7页，共40页。
分离间隙测量法
参考物和试件不在同一平面内
8
第8页，共40页。
在P1处出现暗条纹的条件
A 1'A 1P 1A1 P A 1'P 1A1 P (A 1'A 1P 1A 1'P 1)
3莫尔条纹技术
莫尔条纹技术
一、概述
200年前法国丝绸工人在相对运动的两块丝绸上看到了 莫尔(Moire)条纹；
工程上应用的莫尔条纹，一般是由两块等间隔排列的直 线族或曲线族——通常叫做计量光栅——叠合产生。
早在1874年，瑞利就认识到莫尔条纹的科学价值，利用 它进行光栅刻线间隔均匀性检测。具体应用是到20世纪 50年代英国国立物理研究所(N.P.L)提出了大尺寸、细 节距光栅的制作实用方法。
2. 莫尔条纹对光栅栅距有放大作用；两栅尺栅线夹角θ较
小的情况下，莫尔条纹宽度W与栅距d及夹角θ间存在如
下关系
Wd
3. 莫尔条纹对光栅栅距局部误差有消差作用。光栅尺的制
作中，1mm内几十到几百条的栅线在形成莫尔条纹过程
中，局部或个别栅线的栅距误差对莫尔条纹的位置、形
状标影准响差σ极间小的。关莫系尔可条表纹示位为置的标准差σx和x 单根n 栅线位置
(三)光栅读数头 一般将照明系统、指示光栅及光电接收元件组成一体构 成光栅读数头。
光栅测量的基本定义
长 光 栅 计 量 光 栅 圆 光 栅
黑白光栅 相位光栅
透射光栅 反射光栅
径向光栅
切向光栅
透射光栅
其他光栅
计量光栅分类
玻璃体 金属体 金属膜 玻璃体
玻璃体
光栅测量特点
1. 高精度： 长光栅：其在大量程测距方面是仅低于激光式测量的一种高精度
测量装置；误差可控制到0.2-0.4μm/m；测量精度好的光栅尺 为0.5-3μm/1.5m；分辨率为0.1 μm，电路允许的计数速度为 10m/s。 圆光栅：而对要求整圆范围内高分辨率的圆分度测量，则其与利 用其他原理测量的结果相比，是精度最高的测量方式之一；高 的可达0.15''，分辨率为0.1''，
光栅莫尔条纹
纵向莫尔条纹在自准直仪中的应用
CCD光电自准直仪：
一个位于准直透镜后部焦平面上照亮的目标被投射到无穷远，并由反射镜反射，反射回来的光波由一个成像器件接收，见图1。
自准直仪光轴与反射镜角度之间的微小变化会引起一个偏差，此偏差能被仪器非常精确地测定。
假设此偏差为ΔY ，准直透镜的焦距为f ，成像件像元大小为a ，偏差覆盖的像元数为n ，根据光路计算可得，反射镜转过小角度的计算公
式为：。
纵向莫尔条纹：两块光栅以零角度相叠加，且光栅的栅距很近但不想等时，形成了纵向光栅。
下图为指示光栅、标尺光栅及两者叠加形成的纵向莫尔条纹图：
指示光栅的栅距为d1，标尺光栅的栅距为d2，当两者接近时，纵向莫尔条纹的周期D为
（m为莫尔条纹范围内，两块光栅刻度线的差值）
故而莫尔条纹宽度是标尺光栅栅距的倍，即莫尔条纹的放大倍率为。
当栅距相差很小时，可以得到很大的放大倍率，故而可以很大的提高分辨率。
由于莫尔条纹中暗条纹的位置比较明显, 检测容易, 所以取暗条纹的位置代表莫尔条纹的位置.假设自准直仪零度角时指示光栅头部所处的位置是b1 像元, 莫尔条纹暗条纹距莫尔条纹头部的距离为a1 个像元.当反射镜转过一个角度α之后, 指示光栅像头部所处的位置是b2 像元, 莫尔条纹的暗条纹距莫尔条纹头部的距离为a2 个像元, 则转过角度α的计算公式为：
用线阵CCD取代标尺光栅，将狭缝换成光栅作为指示光栅，这样可以得到新的CCD光电自准直仪，此时CCD具有双重作用，一方面作为成像器件，另一方面作为标尺光栅。
利用栅距分别为50 μm 的指示光栅和44 μm的标尺光栅, 将自准直仪光学系统部分的分辨力提高了25 倍。
学术设计：TEM中的摩尔纹ppt课件
正空间中的摩尔纹
摩尔纹的衍射图像
摩尔纹的衍射图像（细节）
正空间
摩尔纹（黑色实线）的正空间示意图
• 在两组晶面的相交处，衍射加强，形成暗 斑（明场像）或亮斑（暗场像）。
• 在两组晶面偏离最大处（一组晶面穿过另 一组晶面的中点），衍射减弱，形成亮斑 （明场像）或暗斑（暗场像）。
• 摩尔纹的宽度可以通过两组晶面的间距差 和空间夹角算出。
相邻晶面的衍射模拟结果
双衍射模拟结果
实际衍射结果
摩尔纹间距
正空间中的晶面距离d的倒数对应于倒易空 间中倒易矢量g的模：
产生摩尔纹的两组晶面的倒易矢量的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量 差即对应摩尔纹两次衍射增强（或降低） 的距离D的倒数：
Tips
特殊情况
HRTEM中的摩尔纹
摩尔纹处的TTF图
由TTF图得到的倒易矢量
• 实际衍射中由哪两组晶面产生摩尔纹需要 根据实际计算结果逐步确认。
倒易空间
在仅考虑相邻晶面衍射时，倒易空间（衍射图像）为在主晶格衍射斑点附近出现小衍射斑， 该衍射斑由偏离主晶格的点阵衍射产生。考虑相邻三个晶面的衍射（双衍射）时会出现平行 排列的多个衍射斑点。实际衍射汇总由许多晶面衍射得到的衍射斑就转化为相互平行的直线。
TEM中的摩尔纹
The Moiré Fringes in TEM Image
摩尔纹
摩尔纹是参与衍射的晶体中原子（由于析出物、畸变等）发生细微位移而导致的周期性衬 度差。摩尔纹在正空间（明/暗场像）的形貌是周期性的明暗条纹，倒易空间（衍射图像） 为周期性的平行线。这些平行线本质上是由密集的衍射斑点组成的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光栅传感器的特点
能把被测的模拟量直接转换成数字量。 与模拟传感器相比，数字式传感器抗 干扰能力强,稳定性强;易于微机接口, 便于信号处理和实现自动化测量。
谢谢！
SUCCESS
THANK YOUБайду номын сангаас
2020/1/2
SUCCESS
THANK YOU
2020/1/2
(3)测量微小角度
将式(2)做微分运算，并改写成有限变量 的形式
（5）
根据式(5)可以动光栅与静光栅之间角度的微小 变化量。例如，光栅常数为d=0.002mm,两块光 栅的角度为θ=0.01°，当动光栅与静光栅之间 的角度发生Δθ=1″的变化量时，莫尔条纹宽 度从11.459变到11.149，莫尔条纹的变化量为 Δm=0.31，这一变化量是很容易测量的。
应用莫尔条纹进行测量的优点
将光栅常数非常小的、高精度的、人眼 不能直接观察的光栅放大，可以用人眼 或仪器直接观察到莫尔条纹，测量精度 可以达到1μm;
条纹呈周期变化，便于读数和消除随机 误差;
光栅尺可以印在塑料薄膜上，成本低， 使用方便.
光栅传感器
工作原理：
利用光栅的莫尔条纹现象实现几何量的测量：光 栅的相对移动使透射光强度呈周期性变化，光电 元件把这种光强信号变为周期性变化的电信号， 由电信号的变化即可获得光栅的相对移动量。
莫尔条纹的形成原理
两块参数相近的透射光栅以小角度叠加， 产生放大的光栅。
莫尔条纹演示
条纹间距的计算
为了便于分析和 计算，将两个光 栅及其叠加结果 绘制成如右图所 示的局部放大示 意图。
由平行四边形ABCD的面积，有
由余弦定理得
利用以上关系可以计算出莫尔条纹的间隔
（1）
莫尔条纹的应用
（1）检验光栅
用已知光栅常数的标准光栅检验被测光 栅的光栅常数。要求标准光栅的光栅常数与被测 光栅的光栅常数接近但不等，转动标准光栅和被 测光栅之间的角度，使莫尔条纹间距达到最大， 此时θ≈0，代入公式(1)，则
（2）
用这种方法还可以看出被测光栅的间隔是否均 匀，如果不均匀，则莫尔条纹会发生弯曲。
（2）测量微小位移
当两块光栅的光栅常数相等时，根据公式 (1)，有
利用三角函数关系
，有
（3）
当θ非常小时，可以将式(2)进一步 简化为
m≈（d4/）θ
以上两块光栅，一块作为定光栅固定不动，另 一块作为动光栅，固定在被测的运动物体上。 若被测物体沿光栅条纹排列方向移动光栅常数d 的距离，则莫尔条纹变化m，所以莫尔条纹将位 移放大了1/θ倍。 莫尔条纹的放大倍率仅取决于两个光栅之间的 角度，在测量中可以根据测量精度的需要任意 调整。