微小尺度位移的测量

xxxxxx 学士学位论文

微小尺度位移的测量

2013年5月30日

独创声明

本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

此声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一年月日

毕业论文（设计）使用授权声明

本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。

本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

论文作者（签名）：

二〇一年月日

毕业论文结题报告

毕业论文成绩评定表

注：总成绩=指导教师评定成绩（30%）+评阅人评定成绩（20%）+答辩成绩（50%），将总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。

目录

1.引言 1

2.光学测量技术 2 2.1 电子散斑干涉技术 2 2.1.1电子散斑干涉技术简介 2 2.1.2散斑干涉测量原理 3 2.2 莫尔条纹测量原理 4 2.2.1莫尔条纹简介 4 2.2.2莫尔条纹技术的测量原理 4 2.3 光杠杆法 6 2.

3.1光杠杆法简介 6 2.3.2光杠杆法的实验原理 6

2.3.3光杠杆的应用7

3 电学测量技术8 3.1 电感式位移测量8 3.1.1电感式传感器简介8 3.1.2电感式传感器的测量原理9 3.2 电容式位移测量10 3.2.1电容位移传感器简介10

3.2.2电容式位移测量测量10

4. 总结13 参考文献14 致谢14

微小尺度位移的测量

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（物理与光电工程学院xxxx xx级x班xxxxxx）

摘要：微小位移测量技术可以实现实时，精度高，非接触，大范围的精确监控测量，因此它有着广泛的应用范围和应用前景。微小位移的测量方法有很多，主要可以分为三类，一类是显微镜技术，一类是光学测量技术，最后一类是电学测量技术。本文将系统的说明光学测量技术和电学测量技术的相关知识原理，优缺点及其应用，并借此寻求一些更好的方法思路。

关键词：位移测量，光学测量，电学测量

The side of the small-scale displacement

Lu Han

(School of Physics and Optoelectronic Engineering, Physics, Class1 Grade 2009, 20092312579) Abstract: Small displacement measurement technique can achieve real-time, high precision, non-contact, precise monitoring of a wide range of measurements, so it has a wide range of applications and application prospects. Small displacement measurement methods are many, can be divided into three categories, one category is microscopy techniques, one is optical measurement techniques, the last one is the electrical measurement techniques. This article will explain the system optical measurement techniques and knowledge of electrical principles of measurement techniques, advantages and disadvantages of its application, and to seek some better ways ideas.

Key Words: displacement measurement, optical measurements, electrical measurements

1 引言

微小位移的测量有着广泛的应用范围，它可以有效的测量各种震动，断裂，形变等微小位移量实现对工业精密仪器，各种精密实验装置以及各种军用装置中的重要部件

形变的检测［1］。还可以利用这些微小位移的变化制作各种防盗装置，预警装置和监控装置，这些装置广泛应用于生活和生产中。微小位移的应用范围要求它具有精度高，非接触，实时监测，范围大等特点。目前已有许多微小位移测量技术，大体分为三类，一是显微镜技术，二是光学测量技术，三是电学测量技术［2］。其中光学测量技术和电学测量技术的发展最引人注目，有许多人写了相关的文章，但仍缺少一篇系统的介绍说明方面的文章。本文将系统的说明光学测量技术和电学测量技术的相关知识原理，优缺点及其应用，并借此寻求一些更好的方法思路。

2光学测量技术

目前光学测量技术中能够进行微小位移测量的方法有很多种，但主要分为干涉法和衍射法。利用这些方法可以制作一些干涉仪和衍射仪来进行测量，但这些仪器的结构一般比较复杂，价格也比较贵而且对测量的环境要求苛刻。其他的一些测量方法主要是通过光电传感器来测量，其中以PSD(Position Sensitive Detection)和CCD(Charge Coupled Device)为主。它们的灵敏度大多为5～10µm,当然也有精度更高的可以达到0.05～

0.1µm，但其价格较贵［3］。下面将介绍四种方法的原理。

2.1 电子散斑干涉技术

2.1.1电子散斑干涉技术简介

电子散斑干涉技术是将计算机图象处理技术，全息干涉技术以及激光技术相结合的一种全新的干涉测量技术，它具有全场，非接触，实时，精度高等优点。电子散斑干涉技术被广泛应用于无损检测，微变形测量，振动测量以及应力应变分析等领域，可以说是是无损计量领域最有效的方法［4］。

该方法通过CCD摄像机和计算机摄取物体表面的图像并处理数据，具有光路简单、对测量环境要求低、自动进行数据处理等优点，可以进行全场、非接触测量。但是为了寻求相关最大点，需要进行大量烦琐重复的相关运算，使得计算量非常庞大，处理数据的过程相当慢，而且受环境、光源等因素的影响使得噪音引入散斑图，影响相关搜寻的准确性，可能会造成误判，给相关测量的精度带来影响。但现代的计算机技术发展相当迅速，早已弥补了计算量大这一弱点，新的相关搜索算法的出现也减化了搜索过程，在提高速度的同时，也提高了精度，减少了误判。目前，为了适应现代社会更多的要求，出现了白光数字散斑计量技术和人工散斑计量技术等新方法。并且也有了大量数字散斑计量系统商品出现，如天津市拓普仪器有限公司出品的wJs-]激光数字散斑实验系统。

电子散斑计量技术采用CCD或TV摄像机采集散斑场的光强信息，电子信号经过