光场反射式直线时栅光场分布仿真和结构设计

摘要

随着制造业的快速发展，我国对测试技术的要求越来越高，目前市场存在的主要测量仪器有光栅、感应同步器、激光干涉仪、磁栅等。这些测量仪器中以光栅的应用最为广泛，光栅利用精密刻线对空间位移进行测量，该课题小组所在实验室提出了时栅位移传感器的概念，利用时钟脉冲对空间位移进行刻划和测量，该位移传感器目前已逐步在工业领域内被应用。　　光场式时栅是时栅的一个新的研究方向，前期已经完成了透射式的光场式时栅的研究，证明了光场式时栅的可行性,现为了扩大工程上的应用，开展反射式的光场式时栅的研究。　　光学系统设计和光场分布仿真是光场反射式时栅研究的一个重要组成部分,光场式时栅的光学系统影响着传播光线的照度均匀性和平行性,而照度均匀性和平行性是光场式时栅的空间调制的重要保证.本文从这方面出发,提高光场式时栅的测量精度,其主要的研究内容如下。　　(1)深入研究时栅和光场式时栅的测量原理,从数学模型上分析了光线传播过程中的各个因素对测量的影响。　　(2)从光源的选择和发光特性出发,对其进行配光设计,保证光源出射光线的照度均匀性。　　(3)完成光学系统的设计,保证光源出射光线的平行性,减小光线的发散角对光场式时栅光强调制,提高光场式时栅的测量精度。　　(4)完成光学系统的公差分析和制定。　　最后，分析光场式时栅的动极板处和定极板处的光照强度的分布，模拟实际情况下动定极板的空间调制效果，通过Matlab绘制出探测器上的光强能量和定极板移动位移的关系图。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 典型位移传感器的现状与发展趋势

1.3 该论文的主要研究内容

2 时栅测量原理及场式时栅的发展

2.1 时栅测量原理介绍

2.2 单齿式时栅位移传感器的研制

2.3 场式时栅的提出与发展

2.4 小结

3 光场反射式直线时栅测量原理与结构设计

3.1 光场反射式直线时栅测量原理

3.2 光源的光场分布对测量精度的影响

3.3 光场反射式直线时栅的测头结构设计

3.4 小结

4 光学系统设计和光场分布仿真

4.1 像差理论

4.2 光场式时栅的光学系统的设计

4.3 光场式时栅的光场分布仿真

4.4 小结

5 光学系统的公差分析

5.1 光学系统的公差分析介绍

5.2 公差分析方法和结果

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果