光学测量-长春理工大学精品课
Chapter 1 光学测量的基础知识PPT课件
的科学；计量泛指对物理量的标定、传递与控制。 计量学研究的主要内容：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，计量学也包括研 究物理常数和物质标准，材料特性的准确测定。
在以上的光学测量系统中，特别需要注意的是光信号的 匹配处理。
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《光电检测技术》
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1.1.3主要应用范围
1.辐射度量和光度量的测量 光度学的量是以平均人眼视觉为基础的量，利
用人眼的观测，通过对比的方法可以确定光度量的 大小。至于辐射度量的测量，常利用照相底片感光 法，根据感光底片的黑度来估计辐射量的大小。常 用的这类仪器有：光强度计、光亮度计、辐射计、 以及光测高温计和辐射测温仪等。
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《光电检测技术》
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2.非光物理量的测量 这类测量技术的核心是如何把非光物理量转换
为光信号。主要方法有两种：
⑴.通过一定手段将非光量转换为发光量， 通过对发光量的光学测量，实现对非光物理量的 检测。
⑵.使光束通过被检测对象，让其携带待测 物理量的信息，通过对带有待测信息的光信号进 行测量，实现对待测非光物理量的检测。
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；
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。
长春理工大学应用光学课件
E n A -U O r -L ＇ L C I I＇ n＇ U＇ ＇ A
图 1—12 物在有限远光线经过单个折射球面的折射 L−r sin U r n sin I ′ = sin I n′ U′ =U + I − I′
sin I =
L ′ = r (1 + 2、物在无限远
sin I ' ) sin U ′
E n A -U O r -L
图 1—11
I h
I＇ φ
n＇ U＇ C ＇ L ＇ A
光线经过单个折射球面的折射
二、单个折射面的实际光线的光路计算 光路计算就是：已知一入射光，求出射光的具体位置（像点的位置） 。 光线的具体位置可用二个重要的参量来加以描述：一为孔径角，二为截距。 1、物在有限远 以下的公式是根据简单的几何三角关系得到的：
图 3 折反定律 5、 全反射： 1） 定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质 的分界面上光全部返回到原介质中的现象。 刚刚发生全反射的入射角为临界角，用 I m 表示。 ⎧n sin I m = n' sin I ' n' n' 根据折射定律， ⎨ ⇒ sin I m = ⇒ I m = arcsin I ' = 90 n n ⎩ 2）全反射发生的条件：
图 1-1
会聚光束
图 1-2
发散光束
发散光束：从实际点发出。 （或其延长线通过一点） 说明：会聚光束可在屏上接收到亮点，发散光束不可在屏上接收到亮点，但却可 为人眼所观察。 5、波面（平面波、球面波、柱面波） 平面波：由平行光形成。平面波实际是球面波的特例，是 R → ∞ 时的球面波。 球面波：由点光源产生。 柱面波：由线光源产生。 二、 几何光学的基本定律 即直线传播定律、独立传播定律、折射定律、反射定律。 1、 直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线） 。 直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。 2、 独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼 此互不影响，各光束独立传播。 3、 反射定律： 反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和 反射大小相等，符号相反。 4、 折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面， sin I n' 且 ＝ sin I ' n
光学三维测量技术 ppt课件
1 概述
光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于 一体的智能化，可视化的高新技术，主要用于对物体空 间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得 物体表面点的三维空间坐标。随着经济的发展和科技的 进步，光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度 高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、 玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用，其中三维激光 扫描技术发展的最为成熟，应用也最为广泛。
基于结构光的主动三角法
被动三角法 数字摄影测量技术
双目视觉
点光源法 点照明
1D线探测器 2D扫描
线光源法 线照明
2D线探测器 1D扫描
面光源法 面照明 2D线探测器 不需要扫描
莫尔轮廓 如：阴影莫尔
投射莫尔
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序列编码技术
相位测量技术
如：格雷（Gray 如：相位测量轮廓术
）
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术
如：彩色多通道 编码实现相移
2 测量原理
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2 测量原理
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3 应用
1、逆向工程：
逆向工程是一种新的制造手段和系统，通过对已有样件或模型 的内外轮廓进行精确测量，获得其三维数据，配合计算机软件系统 进行曲面重建，并在线精度分析、评价构造效果，重构CAD模型， 生成IGES或STL数据，或者生成数控加工NC代码，据此进行快速成 型或CNC数控加工，从而大大缩短产品或模具的开发制造周期。利 用光学三维测量技术生成的虚拟模型可以实现快速响应设计制造， 3D光学数字化系统与CAD/CAM/CAE以及RP&M集成可以构成基于 虚拟模型的快速响应的设计和制造系统，主要优点包括：实际物体 的准确和完整的模型；提供原始CAD文件格式；曲面造型和参数实 体模型；在设计和制造中节省投入的时间和资金。
新工科背景下专业课程思政的教学改革和实践——以“光学测量”课程为例
2022年6月第23期Jun. 2022No.23教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM新工科背景下专业课程思政的教学改革和实践——以“光学测量”课程为例胡 源，付跃刚，马晨昊，牟 达，刘智颖（长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022）［摘 要］ 为主动应对新一轮科技革命与产业变革，教育部近年来积极推进新工科建设，而专业课程思政是新工科教育实现立德树人的重要途径。
长春理工大学“光学测量”课程开展了工程教育人才培养和课程思政有机结合的教学改革探索，从顶层设计入手，梳理课程目标，优化思想政治内容供给，提出“思想政治+复杂工程案例+微信公众号”的教学设计形式，引导学生主动分析复杂工程活动所涉及的社会问题，主动思考专业领域的价值观问题，最终实现思政元素和专业课教育的深度融合。
［关键词］ 课程思政；新工科；光学测量；复杂工程问题［基金项目］ 2020年度教育部新工科研究与实践项目“光电专业面向企业需求多元主体合作育人模式的探索与实践”（E-DZYQ20201412）；2020年度光电教指委项目“光电类地方高校新工科多方协同育人模式研究”（2020XGK5）；2019年度吉林省教育科学规划课题一般项目“光电信息科学与工程专业毕业要求指标点解析与达成度评价方法研究”（GH19079）［作者简介］ 胡 源（1981—），女，吉林长春人，工学博士，长春理工大学光电工程学院副教授，主要从事光学测量和光学设计研究；付跃刚（1972—），男（满族），黑龙江鹤岗人，工学博士，长春理工大学光电工程学院教授（通信作者），主要从事光学测量和光电仪器研究；马晨昊（1988—），女，吉林长春人，工学博士，长春理工大学光电工程学院讲师，主要从事光学测量和光学设计研究。
［中图分类号］ G642.423 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）23-0129-04 ［收稿日期］ 2021-09-17新工科的内涵是以立德树人为引领，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养创新型的卓越工程人才［1］。
长春理工大学精品课程
长春理工大学精品课程申报表推荐单位：理学院课程名称：概率论与数理统计课程类别：□公共课√基础课□专业基础课□专业课课程类型：□理论课（含实践）√理论课（不含实践）□实验(践)课课程负责人：成丽波填表时间：2012年06月长春理工大学制填表说明1.除历届国家、省质量工程项目，两届教学成果奖，或另有说明外，本表所填各项内容时限均为近五年。
2.课程组成员是指承担该门课程的全体教师；教师类型是指：公办院校为专职、外聘兼职。
外聘教师的项目、成果仅填写署名为本校的项目、成果。
3.本表栏目未涵盖的内容，需要说明的，请在说明栏中注明。
4.成果截止时间：2012年6月30日。
5.申报审批表中各项内容以Word文档格式填写；表格空间不足的，可以扩展或加页；均用A4纸打印，左侧装订。
一、课程基本情况二、课程负责人情况2-1．自然情况专任、外聘专任。
2-3．近五年主要成果（填写与本课程、相应专业有关的成果）（1）主持省部级及以上教研项目（2）主持省部级及以上科研项目（限3项）（3）公开发表省级及以上教研论文（独撰或第一作者）（4）公开发表省级及以上科研论文（独撰或第一作者，限3篇）（5）公开出版著作、教材（独撰或第一作者）注：著作、教材若是多人合写的，字数是指课程负责人所写部分的字数。
（6）获得省部级及以上教学表彰和奖励（前两名，包括历年国家、省质量工程项目，近两届国家、省教学成果奖，不包括学生竞赛获奖的指导教师奖）注：1.／下写参加编写的人数，／上写本人名次（下同）；2.一个项目同时获得国家级和省级奖项只写国家级（下同）。
（7）获得省部级及以上学术表彰和奖励（前两名，限3项）三、课程组成员情况3-1．课程组成员构成3-2．教师队伍整体结构3-3．师资培养3-4．近五年课程组成员（不含带头人）主要成果（填写与该课程、相应专业有关的内容）（1）参加省部级及以上教研项目（前两名）（2）参加省部级及以上科研项目（前两名，限3项）（3）公开发表省级及以上教研论文（前两名）（4）公开发表省级及以上科研论文（前两名，限3篇）（5）公开出版著作、教材（前两名）（6）获得省部级及以上教学表彰和奖励（前两名，包括历年国家、省质量工程项目，近两届国家、省教学成果奖，不包括学生竞赛获奖的指导教师奖）（7）获得省部级及以上学术表彰和奖励（前两名，限3项）四、课程建设与改革4-1.近五年来教学建设与改革思路、措施及其效果（不超过八项）1. 树立新的数学教育理念传统的概率论与数理统计课程教学是“数学知识＋例子说明＋解题”，这种模式可以在一定程度上使学生掌握基础知识，提高学生的计算能力、逻辑推理能力和应用能力，但这一方式很难实现当前信息化社会的高等教育的教育目标，现在的数学教育已经不再是单纯的理论知识的传授，而是一种涉及智力和非智力因素的综合教育，因此我们进行的概率论与数理统计课程教学应当是多维的立体式教学，在教学中着眼于由传统的在校学习转变为现在的终身学习，要对自身的知识体系、知识内容进行自觉的更新，教师在教学过程中将“教”转变为“导”，从课堂的主宰者转变为学生学习的服务者，使学生在主观能动性的驱使下进行自主学习，注重学生适应能力、竞争能力和潜力的培养，努力提高大学生的数学素质。
光学测试技术课件第六章优秀课件
之间产生一个相对相位延迟，从而改变它的偏振态。
玻片是由透明晶体制成的平行平面薄片，其光轴与表面平
行。当一束线偏振光垂直入射到单轴晶体制成的玻片时，在
玻片中分解成沿原方向传播但振动方向互相垂直的 o光和 e
光（两光的传播方向相同），由于两光在晶片中的速度不
同，但通过厚度为 d的晶片后产生相应的相位差为
第一节 偏振光分析法基本原理
（1）两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的叠加
或写成E x ： E a 1 c x 0 E k o x 1 z y s 0 tE )y E ( y , x 0 a a 2 1 c c ( k o k 2 1 z a o t) t ) z y 0 a s 2 c k ( 2 o t ) zs
一化的琼斯矢量可以写为：
E E E ~ ~ x y a a 2 1 e e i i 1 2 a 1 2 a 1a 2 2 a 1 ie
(2 )
第一节 偏振光分析法基本原理
（ⅰ）偏振光的琼斯矢量表示 以下是几个偏振光的归一化琼斯矢量的例子
①光矢量与 x轴成 角，振幅为 的a线偏振光：
E 右 5 1 a 2 a 2 a i 2 e 1 5 2 i E 左 5 1 a 2 a 2 a i 2 e1 5 2 i
第一节 偏振光分析法基本原理
③左旋圆偏振光 E~x a1,
E~y aei2
E~x 2 E~y 2 2a2
第六章 偏振光分析法测量
在我国，60年代就研制了椭偏仪。近年来，微机控制的单 色椭偏仪已有了正式产品，能测固体材料光学性质的椭偏光 谱仪几年前已研制成功，国内最近进一步研制出同步旋转起 偏器和检偏器的可变入射角的波长扫描型椭偏仪。现在。测 量光学薄膜特性的椭偏仪已由采用消光法发展为新的光度 法，它使设备简单、精度提高、速度加快，而且还扩大应用 范围。80年代国内在偏振光分析法应用上的重要进展是实现 了压电晶体或电光晶体的条纹扫描干涉仪和采用布拉格盒的 外差干涉仪结构简单，容易实现移相，并且应用范围还会广 泛一些。由于采用偏振光分析法的设备较简单而测量准确度 较高，它必将在光学测量中发挥越来越大的作用。
长春理工大学光电信息学院试题纸
5、分辨率
6、对准与调焦
7、写出间接测量时需对3个变量进行直接测量，y=f(x1,x2,x3)的间接误差传递公式
8、光学测量
9、平面光学零件的最小焦距
10、焦距与顶焦距
二、简答（每题5分，共10分）
1、提高对准和定焦精度有哪些措施
2、简要说明OTF与星点检验的关系
三、计算（每题10分，共20分）
长春理工大学光电信息学院试题纸
编号
2005-–2006学年第1学期
审核负责人签字
开（闭）卷
科目
光学测量
参考班级
光电仪器、
光学工艺
车英
闭卷
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
命题教师
印数
得分
刘智颖
90
光学测量考试B卷
一、名词解释（每题3分，共30分）
1、不等精度测量
2、杂光பைடு நூலகம்
3、不平行度、第一不平行度、第二不平行度
长春理工大学光电信息学院试题纸
四、作图（每题10分，共20分）
1、画出放大率法测焦距原理图并叙述原理
2、画出图中所示的检验光路所对应的刀口阴影图
共 2页 第 2页
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
1、调校一平行光管其焦距为 人眼瞳孔直径d=2mm,用可调前置镜调焦,前置镜焦距 求其调校误差。
2、自准显微镜法测量透镜的曲率半径， ＝4×，NA＝0.1，f’m=12.5mm若测得凹面曲率半径R＝150mm，被测凹面的口径大小为30mm,求因调焦误差而引起的曲率半径相对测量标准偏差为多少？
共 2页 第1页
光学三维测量讲课文档
当表面不连续时，条纹相对级次不确定，就会造成解调相位不准确。
现在十六页，总共二十七页。
相移测量法存在的问题
3）图像的预处理
4）相位去包裹
通过相移法求得的相位值都是折叠在-π~ +π的主值区间，必须对相 位进行去包裹(Phase unwrpping)处理，正确地恢复出被折叠的2nπ才能 求得真实的相位值。 5)大曲面的测量 6系统的测量精度
调制度; δ k为相移量(k=1，2，3，…); φ(x，y)为相位，它是物体形状h( x，
y)的函数。 相移法有多种方案，出现较早的N步法将投影到物体表面的正弦光栅条纹移动N
次，每次移动的相位值为2π/(N+l)，从而得到N+1幅图像。除此之外还有N段积
分法、N+1步法、最小二乘法、Carre相移法等。
它的基本原理是用计算机产生正弦投影条纹，经数字投影仪投射 到物体表面，条纹经物体表面调制产生变形，用CCD摄像机将变 形条纹拍摄下来，再利用计算机进行相位场提取、相位去包裹， 得到绝对相位值，最后经系统标定、坐标变换可得物体表面的三 维数据。
现在十八页，总共二十七页。
数字相移条纹投影技术
根据摄像机光轴和投影仪光轴的空间位置将系统分为相交轴系统和平行轴系 统。为了最具一般性，以相交轴系统为例，分析基于数字相移条纹投影技术 的三维测量系统的结构和基本原理，硬件系统结构简图如图所示。
目前主动式光学三维测量技术已经广泛用于工业检测、反求工程、 生物医学、机器视觉等领域。三维高速度、高精度测量技术将随着 测量方法的完善和信息获取与处理技术的改进而进一步发展，在新 的更加广阔的研究和应用领域中发挥重要作用。
现在十三页，总共二十七页。
相移测量法
光学测量的基础知识课件
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
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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。
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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。
大学物理实验实验光学基本测量
衍射仪数据记录与处理
衍射仪数据记录
使用衍射仪记录衍射图谱，通常采用数字相机或CCD摄像机进行拍摄。
数据处理
对衍射图谱进行图像处理，提取衍射峰的位置和强度信息，通过计算得到晶格常数、分子结构等参数 。
偏振片数据记录与处理
偏振片数据记录
使用偏振片记录偏振光的偏振状态， 通常采用偏振光测量仪进行测量。
干涉仪实验总结
干涉仪实验是光学实验中的基础实验之一，通过本实验，我们深入了解了光的波动性和干涉现象，掌握了干涉仪 的使用方法和数据处理方法。同时，实验过程中的注意事项和误差分析也帮助我们提高了实验技能和科学素养。
衍射仪实验结论与总结
衍射仪实验结论
通过衍射仪实验，我们观察到了单缝、 圆孔、方孔等不同形状的衍射图样，理 解了衍射的基本原理和特点。实验结果 表明，当光波遇到障碍物时，会绕过障 碍物的边缘继续传播，形成衍射现象。 衍射图样的形状和分布与障碍物的形状 、光波的波长等因素有关。
偏振片实验总结
偏振片实验是光学实验中的基础实验之一， 通过本实验，我们深入了解了光的偏振性和 偏振片的作用原理，掌握了偏振片的制作方 法和使用方法。同时，我们也学会了如何分 析实验结果和误差，提高了实验技能和科学 素养。
THANKS.
等参数。
偏振片
偏振片是一种用于产生或检测偏振光的实验设备，广泛应用于光学实验中 。
它由特定的晶体材料制成，能够将自然光转化为偏振光，或者将偏振光转 化为自然光。
偏振片的主要应用包括研究光的偏振现象、检验光学元件的偏振特性以及 制作特殊的光学仪器等。
实验步骤与操作
04
干涉仪实验步骤与操作
调整干涉仪
03
干涉仪的主要组成部分包括分束器、反射镜和干涉装
光学测量技术课程教学大纲
光学测量技术课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201404150课程中文名称：光学测量技术课程英文名称：Technology of Optical Measurement课程性质：专业选修课程开课专业：测控技术与仪器开课学期：6总学时：32总学分：2二、课程目标光学测量手段是迄今为止精度最高的测量手段之一，光学测量的方法广泛应用于技术领域。
当前光学测量以及由传统光学测量演变而来的光纤测量技术已经成为测量技术领域发展的热点，以光学测量为代表的激光陀螺与以光纤测量为代表的光纤陀螺正在逐渐成为导航领域传感器的发展趋势。
光学测量技术及其相关传感器是一门理论紧密联系实际的基础课，具有基础科学和技术科学的二重性。
随着光学测量技术的飞速发展，光学测量必将在越来越多的领域中得到应用，直接为工程技术服务。
通过该课程的学习，使学生对光学测量技术基本原理，光纤光学基础理论，光学及光纤检测传感技术有一定的了解，掌握必要的基础知识，具有一定的分析能力。
三、教学基本要求1、学习光学基本原理，光学仪器的基本工作原理。
2、掌握光波干涉基本原理及实现条件。
3、了解分离光学测量仪器的测量原理。
4、对光纤测量技术及光纤传感器的概念和基本原理有明确的认识。
5、掌握光在光纤中传播的基本原理。
四、教学内容与学时分配1.光学测量基础知识光学测量的基本知识基本概念，光波基本特性及光学测量发展状况与趋势。
光学测量仪器的分类及基本组成。
2.光学测量原理2.1光干涉的基础知识光干涉条件、光波干涉的时间相干性、光波干涉的空间相干性、光干涉产生的途径2.2激光干涉测量迈克耳逊干涉仪测量原理、干涉仪主要构件的作用原理。
绝对长度干涉计量。
激光多自由度同时测量技术。
2.3 激光全息测量技术激光全息技术原理、激光全息干涉测量技术、全息干涉测量方法、全息干涉测量技术的应用。
2.4 激光衍射测量及莫尔条纹单缝衍射测量原理、圆孔衍射测量原、光栅衍射测量原理、莫尔条纹测试技术3.光学三维测量技术3.1 光学三维测量概述三维测量方式、三维测量方法3.2 光学三维测量技术激光三角法测量、光栅投射三维形状测量技术、光学三维形状测量技术的应用。
实验一周视瞄准镜测试-光电工程-长春理工大学
主编：白素平闫钰锋长春理工大学光电工程学院一． 实验题目1．用周视瞄准镜测量目标夹角2．用电子经纬仪测量目标方位角、高低角3．用游标卡尺测望远镜入瞳和出瞳直径，计算望远镜倍率4．用显微镜测分划线间隔距离5．光电读数系统（1） 光栅尺量程测量（2） 光栅测微传感器测量工件厚度（3） 轴角编码器测水准器灵敏度二．实验报告要求1．每个实验读数三次（321x x x 、、），求平均值3∑=ixx ，计算12-=∑n u iσ2．实验报告写明实验操作步骤、实验数据及处理结果。
实验一周视瞄准镜测试一．实验目的1．掌握周视瞄准原理2．了解周视瞄准镜的基本组成及主要特性，了解周视瞄准镜的主要光学系统的光路原理3．掌握周视瞄准镜的测试方法、读数方法二．实验设备1．58式周视瞄准镜2．测量屏幕3．标尺三．实验原理周视瞄准镜主要用于军事上搜索目标，在水平面内实现全方位观察；也可用在某些测量仪器中进行角度测量。
周视过程中目标信息经保护玻璃到直角棱镜，在垂直方向换向，经道威棱镜补偿像倾斜进入屋脊棱镜，转向进入物镜，成像在分划板上，通过目镜观察目标像。
四．仪器指标1．放大倍率：3x2．仪器精度：±1密位3．仪器最大水平扫描角度：±360。
4．仪器最大俯仰扫描角度：±18。
五．实验任务及思考问题周视原理1．自选两目标测量其到仪器所在地夹角，记录实验数据并处理结果。
2．考虑周视瞄准镜测量结果主要包括哪些误差?3．了解光学件的固定安装方法4．分析周视瞄准镜的制动、微动方法。
5．说明读数方法及细分原理实验二显微定位系统测试一．实验目的了解显微定位系统的原理及功能，分析其结构组成及各组成部分的结构特性、工作方式，了解各部分之间的装配关系。
对一固定目标进行精确测量并进行精度分析。
通过结构分析了解显微定位系统的光学成像原理，机械定位结构的特点及微动、制动机构的原理，掌握其读数系统的原理、方法。
二．实验设备1．三维、二维读数显微镜2．被测分划板3．拆装工具三．实验原理读数显微镜采用光学式定位方法，利用自然光源，由反射镜反射光进入物镜，成像到分划板上，利用分划板的刻划线与被测件的边缘对齐定位然后读数。
光学测量-长春理工大学精品课
开［尔文］ 克耳文 摩［尔］ 莫耳
坎［德拉］ 燭光
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导出物理量
时间：三十万年差一秒 长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长 度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr 导出物理量 国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位： 光通量 流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通 量 光照度 勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小 辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。 计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量 量值：数值和计量单位的乘积
测量结果也应包含测量误差的说明及其优劣的评价 Y=N±ΔN
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第一节 测量误差与数据处理
真值就是与给定的特定量的定义相一致的量值。客观存在 的、但不可测得的（测量的不完善造成）。
可知的真值： a. 理论真值----理论设计值、理论公式表达值等 如三角形内角和180度； b. 约定(实用)真值-----指定值,最佳值等， 如阿伏加德罗常数, 算术平均值当真值等。
如：测量单摆的振动周期T，用公式
T 2 l / g
求得g
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例：空调机测量控制室温
被测对象： 室内空气
被测物理量： 温度 测量器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
电信号 处理 显示 操作过程：空气 热敏电阻
空调机
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计量、测量、测试的区别
计量：准确一致的测量 国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。 测试：具有实验性质的测量。 检测:对产品以及成型仪器的测量。
(光学测量技术)第1章光学测量基础知识
第1章 光学测量基础知识 4. 按测量目的的数目多少分类 按照测量目的数目的不同，测量可分为独立测量和组合 测量。 独立测量:只有一个量作为测量目的的测量。一般说来， 它的测量原理可用一个方程式来表示。 组合测量:测量目的为两个及两个以上的测量。此时， 测量原理必须用方程组来表示。
第1章 光学测量基础知识 5. 按测量时所处的条件分类 按照测量时所处条件的不同，测量可分为等精度测量和 非等精度测量。 等精度测量:在同一条件下进行的一系列重复测量，称 为等精度测量。如每次测量都使用相同的方法、相同的仪器、 在同样的环境下进行，而且每次都以同样的细心和注意程 度来工作等。 非等精度测量:在多次测量中，进行每一次测量时，若 对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变，则 所进行的一系列重复测量称为非等精度测量。
第1章 光学测量基础知识 1. 1. 4 测量的分类 对测量的分类可以从以下几个不同的角度进行。 1. 按获得测量结果的方式分类 从获得测量结果的方式来分，测量可分为直接测量和间 接测量。 直接测量:测量目的就是被测量，此时，测量目的直接 与标准量进行比较，从而求得测量目的的大小。 间接测量:在这种测量中，被测量不是测量目的。测量 目的的大小，是通过与它有一定关系的被测量的测量，而间 接地按已知的函数关系求得的。
第1章 光学测量基础知识 各测得值与算术平均值之差代表残差。残差有以下两个 性质: (1)当 n →∞ 时，残差代数和为零，即
(2)残差的平方和为最小，即
第1章 光学测量基础知识 1. 2. 5 算术平均值的标准偏差 真值往往是无法确切知道的，只能用算术平均值代替真 值，又由于测量次数总是有限的，因此标准偏差只能由残差 计算出的所谓标准偏差来估计。 在有限次数的测量中，用残差求出的 σ 估计 σ 0 的计算 公式如下:
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长度
质量 温度 电流Байду номын сангаас光强 物质的量
米
千克 开（尔文） 安（培） 坎（德拉） 摩尔
激光波长
砝码 液态氢 标准电池 标准光源
1×10-9
1×10-8 1×10-3 1×10-7 3×10-3
1×10-8
1×10-8 1×10-3 1×10-6 3.3×10-3
2
国际上的七种物理量的定义
量 长度 质量 时间 电流 热力学 温度 物质的量 发光强度 大陆地区 单位名称 米 千克 秒 安［培］ 台湾单 位名称 公尺 公斤 秒 安培 单位 符号 m kg s A K mol cd 定义 光在真空中， 1/299,792,458 秒之时间间隔内 所经过的路径长。 以铂铱合金制成、底面直径为39毫米、高为39 毫米的国际千克原器（圆柱体）的质量定义为1 千克。目前它保存在法国巴黎的国际计量局里。 铯-133原子基态的一特定辐射光波震动 9,192,631,770次所需要的时间。 电流流过自由空间中两条相距1米，其截面积可 忽略的细长直导线，若两导线间单位长度之互 作用力大小为2x10-7N，此电流为标准的1安培。 水三相点之热力学温度的 1/273.16 一系统物质的量，其系统所包含的基本单元数 和0.012 kg 碳-12的原子数目相等。 光源发出频率为540x1012Hz的单色辐射，在某 给定方向上的发光强度，而此方向上每一个球 面的辐射强度为1/683(w/sr.)
光学测量
THE OPTICAL MEASUREMENT
长春理工大学 付跃刚 fuyg@
绪论
一、测量的概念及方法
将被测的物理量与一定的计量单位相比较求其比值的过程， 或为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
１．物理量 （１）基本物理量 国际七种
物理量
时间
单位
秒
工具
铯原子钟
精度 国际 1×10-13 我国 1×10-12
11
意义
光学测量包含内容
辐射度 光度 光谱光度 色度 激光参数 光学材料参数 光学薄膜参数 光学元件、光学系统参数 光纤和光通信参数 光电探测器参数
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光学测量
定义： 对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量 特点： 理论和实践相结合，精度是主要矛盾
学习方法
应用理论：应用光学、物理光学、精度原理、精密机械、电 子学等 实践性强,设计、工艺（加工）、测量是生产的三大过程，测 量是加工的极限 复习好精度原理、应用光学、物理光学等课程 理论联系实际，重视实验 精度是光量的主要矛盾不但要学会测量原理和方法，更重要 的是会精度分析，找出提高精度的途径。 科研应用、生产应用
如：测量单摆的振动周期T，用公式
T 2 l / g
求得g
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例：空调机测量控制室温
被测对象： 室内空气
被测物理量： 温度 测量器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
电信号 处理 显示 操作过程：空气 热敏电阻
空调机
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计量、测量、测试的区别
计量：准确一致的测量 国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。 测试：具有实验性质的测量。 检测:对产品以及成型仪器的测量。
开［尔文］ 克耳文 摩［尔］ 莫耳
坎［德拉］ 燭光
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导出物理量
时间：三十万年差一秒 长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长 度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr 导出物理量 国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位： 光通量 流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通 量 光照度 勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小 辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。 计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量 量值：数值和计量单位的乘积
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测量方法
例1 买布 被测物理量 长度 计量单位 米 测量工具 尺 例2 检查体温 被测物理量 温度 计量单位 度 测量工具 体温计
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测量方法
按测量方式通常可分为： 直接测量——由仪器直接读出测量结果的叫做直接测量
如：用米尺测量课桌的长度，电压表测量电压等
间接测量——由直接测量结果经过公式计算才能得出结 果的叫做间接测量．
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计量、 测量、 测试之间的关系
计量与测量的相互关系——测量是计量的依托,没有测量就谈不到计量; 计量是使测 量结果真正具有价值的基础, 计量又促进了测量的发展。也可以说计量是测量的一种 特殊形式, 它保证测量统一和量值准确。 计量与测试的相互关系——计量同样是使测试结果真正具有价值的基础。因为测试 数据的准确可靠, 必须以计量技术基础予以保证。 同时, 测试一般都是通过计量手段和 应用计量科学原理进行的, 而且对象都是 “量” , 所以测试又是保证量值统一的重要 环节, 是计量联系生产实际的重要途径, 是计量领域进行探索的重要方面。 测量与测试的相互关系——从本质上讲, 两者是相同的, 测试的实质就是测量, 都是 为了确定其量的数值。 但测试又区别于测量, 测量是一个实验过程, 途径和方法一般都 是已经确定的, 其解决的问题是确定量值的大小; 而测试则包含着试验过程, 具有一定 的探索性, 它主要解决科研生产中的具体实际问题。 计量、 测量、 测试三者也是可以转变的。 当测量是为着实现统一, 即旨在使量值 溯源到标准、 基准时, 那这种测量就是计量; 当测试已经具有了确定的方法和途径, 那 这种测试则已转变为测量了; 当要求测试方法及量值进行统一并相应的建立了标准, 那 这种测试就已经转变为计量了。
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计量、 测量、 测试之间的关系
具有共性, 都是解决“量” 的问题, 均属于测量 领域。 测量是通过相互比较的一个实验过程, 目的是 确定其量值大小, 单位可以任意选定;
计量是通过建立基准、标准, 进行量值传递, 旨 在实现统一、 准确的测量, 目的是为了统一量值, 单位是法定的; 测试是具有试验性质的测量, 目的是通过多参 量的试验来确定其物体的特性或条件的最佳状态, 单位也可以是任选的。