分光计双游标读数消除偏心差的分析

本文介绍了分光计偏心差产生的原因，分析了采用双游标读数消除偏心差的原理。     

游标尺零点的校正

众所周知，在长度测量中游标原理的应用极为普遍.但随着量具的使用，往往会出现零点误差，致使测量不准.这种误差有两种：当钳口对齐后，游标零点O'处在主尺零点O的右侧（如图1所示）.此误差说明未量物体时即有读数，测量值必然大于物体实际值.这种误差容易消除，只要测量前，将钳口对齐，按游标正常读数方法，读出o'与O的差值Δ，在以后各次测量中减去Δ，即得每次测量的实际值.图1图2另一类误差如图2所示，当钳口对齐时，O'在O的左侧（设OO'小于1分度），这种误差计算如下：设主尺分度为y，游标分度为x，游标总刻度数为m.根据游标原理…     

基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器

提出一种基于双萨格奈克（Sagnac）干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大,游标放大倍率越容易控制和实现,因此,从制备角度上讲,谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。     

四游标分光计的设计与实验教学应用

为丰富基于分光计的大学物理实验课程教学内容,设计并制作了四游标分光计.该分光计以位置可固定的刻度盘的刻度线为基准,其中1对游标用于实现准直管旋转角度的精确测量,另1对游标用于实现望远镜旋转角度的精确测量.以三棱镜折射率的精确测量为例,详细给出了四游标分光计的使用方法及操作步骤,测量得出低压汞灯绿色谱线在ZF1重火石玻璃材质中的折射率n=1.654 4±0.000 7,实验结果与理论值相符.     

自制组合游标刻度尺实现非接触法测距

介绍了一种利用游标卡尺和游标角度尺所组合成的新型器具进行非接触法距离的测量，从理论上和实际操作上对仪器可能达到的精度和产生的误差，以及如何减少误差提高精度进行了分析和描述。     

投影式游标卡尺

游标卡尺在工程上是一件最常用的长度测量器具．这种仪器的工作原理和读数方法多数学生很难熟练掌握,为了讲述仪器的工作原理和读数方法,教师要在黑板上画图,要画出一个十分游标的正确板图已经十分困难,绘制五十分游标是不可能的．用教学模型也只有将近１ｍ长的十分游...     

自制教具 讲练结合

自制教具讲练结合尹卓立（南京建筑工程学校２１００１７）游标卡尺是测量长度的精密量具之一，在技术上有着广泛的应用．游标卡尺的关键部件是“游标”．要掌握游标卡尺的读数方法，必须首先理解游标的原理．１利用演示游标卡尺和实际游标卡尺说明游标卡尺的用途利用这两...     

一维游标位敏阳极光子计数探测器

报道了一维游标位敏阳极光子计数探测器,详细介绍了一维游标位敏阳极的解码原理和设计结果.搭建了基于一维游标位敏阳极探测器的紫外光子计数探测系统.该系统工作于光子计数模式,可同时测量单光子事件的一维坐标.获得了对应入射光空间强度一维分布的脉冲计数分布图.通过测试,系统的分辨率优于100μm.该探测器可以实现极微弱的高能光子、电子和离子等粒子流强度分布的一维探测,因此可以用于深空探测、光谱测量、高能物理以及生物发光探测.     

基于游标效应的并联法布里-珀罗干涉仪传感特性的分析

针对应用高阶谐波游标效应时出现的内包络消失、外包络可见度低等问题,从理论分析和实验探索两方面出发,得出了降低传感腔和参考腔的光强差异可以提高光谱质量的结论。此外,通过合理设计优化传感腔与参考腔的腔长、折射率等影响游标放大倍数的参数,在实验上采用平行结构的法布里-珀罗干涉仪制成了一阶谐波游标效应的光纤气压传感器,不仅获得了高对比度的游标干涉光谱,还在10～190 kPa气压范围内,实现了152 pm/kPa的气压灵敏度,线性度高达99%,对应的放大倍数可达到35.3。     

游标卡尺零误差校正的公式

游标卡尺是一种测量长度的工具.其读数方法可以归纳成一个一般的公式.设游标卡尺能准确读到Ymm;测量时游标零刻线在主尺上Kmm刻线和K 1mm刻线之间;游标上第n条刻线与主尺上某条刻线重合.则被测物体的长度为:L=(K n·y)mm见下图.     

水平仪在分光计调节中的应用

分光计的观测系统可归纳由三个平面构成：读数平面、观测平面、待测光路平面．读数平面由主刻度盘和游标内盘绕中心转轴旋转时形成．对于每一台具体分光计,读数平面都是固定的,且和中心主轴垂直;观测平面由望远镜主光轴绕分光计中心转轴旋转时所形成的,只有当望远镜光轴与中心转轴垂直时,观测面才是一个平面,否则将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面;     

基于微结构光纤和游标效应的高灵敏度压力传感器

结构健康监测、医疗诊断分析、气压检测以及军事工程应用等领域对压力的高灵敏度探测要求越来越高。光纤传感器由于其体积小、灵敏度高及抗电磁干扰等优点被广泛应用于压力测量。针对石英材料的杨氏模量较高,传统实芯光纤压力传感器的受压变形量较小,导致测量灵敏度很难提高。文章提出了一种基于游标效应的双Sagnac干涉环式光纤压力传感器。传感器由保偏光子晶体光纤(Polarization Maintaining Fiber, PM-PCF)作为敏感单元实现Sagnac干涉并通过不同PCF长度实现针对压力增敏特性的游标效应。传感器分别采用在单模光纤中嵌入PM-PCF形成传感器的参考单元和压力敏感单元,并对Sagnac环的感压部分进行封装,通过实验对并联型Sagnac环压力传感器的压力特性进行研究。实验结果表明在压力范围为0～2.4MPa内,压力传感器最大灵敏度为-54.491nm/MPa,分辨率为0.367kPa。相比无游标效应的Sagnac环压力传感器,其压力灵敏度放大了16.7倍。此外,传感器具有制造简单、结构坚固、运行稳定的优点,为高灵敏度压力传感器提供了一种替代设计方案。     

基于游标效应的温度不敏感光纤拉力传感器

提出了一种基于光学游标效应的并联法布里-珀罗干涉仪,实现了高灵敏度的光纤拉力传感。为实现高质量的游标效应,该传感器由两个法布里-珀罗干涉仪并联组成,分别为传感干涉仪和参考干涉仪,在此基础上,采用光纤衰减器来精确调控参考干涉仪的插入损耗,便于波长和强度之间的完美匹配。实验结果显示,并联后的拉力灵敏度达到了63.5 nm/N,线性度为99.26%,与单一传感干涉仪相比灵敏度提高了15.8倍。同时,温度串扰仅为9.8×10^-4 N/°C。该传感器具备制作简单、灵敏度高、机械强度高、体积小以及成本低等优点,为恶劣条件下拉力测量提供了应用参考。     

双缝干涉测量超声波声速

根据光学中杨氏双缝干涉实验原理设计出超声波双缝干涉测量声速的实验装置.运用波的干涉原理,将声波接收器接收到的干涉信号输入到示波器,通过示波器来显示干涉极大和干涉极小现象,利用分光计的双游标读数原理测量干涉极大和干涉极小对应的θ角.通过实验数据计算得出干涉极大和极小对应的声速分别为(336.2±0.3)m/s,(338.8±0.2)m/s.     

临界角法测三棱镜折射率

应用分光计测量三棱镜折射率，最常用的方法就是熟知的最小偏向角法，还有掠人射法[1]与等顶角入射法[3]．本文介绍临界法如下．按图示光路，由折射定律n棱镜折射率．i’全反射临界冷，为对应的偏向角．从几何关系可得若能求出r与、A的关系，就能测量、A计算出折射测量方法先按最小偏向法找到最小偏向角，将载物台继续朝原方向转动，边转动边观察狭缝像的移动及光强的变化，可以发现光强是愈来愈弱，狭缝像变得弥散，当望远镜的光轴与棱镜的AC面平行时，记录下左右游标读数，取下棱镜测入射光位置，可得偏向角，按常用方法测A。在一次测量…     

基于游标效应增敏的全光纤液体折射率传感器

为了实现液体折射率的高灵敏度测量,提出并制备了一种基于游标效应增敏的全光纤液体折射率传感器.该传感器由法布里-珀罗传感腔和法布里-珀罗参考腔并联构成,其中,传感腔为开放腔,由单模光纤错位熔接制得,参考腔为封闭腔,由单模光纤与空芯光纤熔接制得.传感腔和参考腔的自由光谱范围相近,但不相等,双腔反射光经光纤耦合器后叠加产生游标效应,达到增敏的效果.实验结果表明,该传感器的折射率灵敏度约为9 048.78nm/RIU,约是单个传感腔的8倍.该传感器具有灵敏度高、结构简单、易于制备、成本低廉的优点,在生物医疗、环境检测等领域有潜在的应用前景.     

基于PDMS膜封装空芯光纤的级联双腔温度传感器

提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜封装空芯光纤的级联双腔温度传感器。该传感器由空气腔(FP1)和PDMS腔(FP2)级联而成，且PDMS腔长度远小于空气腔长度，从而使该传感器满足游标效应产生条件[FP1腔与复合腔FP3(由FP1和FP2组成)的光程接近]。当外界温度变化时，PDMS膜向两侧膨胀，导致FP1腔和FP3腔的干涉谱向相反的方向移动。实验结果表明，FP1腔和FP3腔干涉谱产生了游标效应，干涉谱包络明显；在50～60℃范围内，温度灵敏度达到1.32 nm/℃,该结果与理论分析结果相符。该传感器具有体积小、结构轻、灵敏度高、制备简单等优点，在化学、生物、医疗等领域具有潜在的应用价值。     

基于游标效应的双芯光子晶体光纤温度传感器

设计了一种基于双芯光纤耦合效应和游标效应的高灵敏度温度传感器,传感器是由2个相差一定长度的双芯光子晶体光纤和单模光纤级联构成。双芯光子晶体光纤通过级联实现游标效应,同时对纤芯中间的气孔填充乙醇实现温度传感。仿真结果表明,该温度传感器在35℃～45℃范围内的平均温度灵敏度可达-20.37 nm/℃。与单纯依靠双芯光子晶体光纤能量耦合效应的传感器相比,该传感器的温度检测灵敏度提高了10倍。     

基于游标效应的增敏型光纤法布里-珀罗干涉仪温度传感器

本文介绍了一种高灵敏度光纤温度传感器.该传感器由一小段毛细管熔接于单模光纤和一段大模场光纤之间而构成串联的两个法布里-珀罗干涉仪.由于俩干涉仪具有相近的自由光谱区,因而它们的叠加光谱会产生游标效应.实验结果显示,利用游标效应解调,该传感器的温度灵敏度可从单一空气腔法布里-珀罗干涉仪的0.71 pm/℃提高到179.30 pm/℃.该传感器结构紧凑(1 mm)且灵敏度高,具有良好的应用前景.     

基于多头读数布局的圆光栅自校准方法研究

针对测角系统在线校准问题,提出了一种基于多读数头布局的自校准方法。通过多组传感器的测量数据,利用圆封闭原则和傅里叶级数的性质,建立测量值与误差之间的函数关系,并基于多读数头布局原理,对自校准读数头布局进行优化,以提高校准方法对误差的抑制能力,实现单读数头测角传感器的自校准。设计了单轴转台,搭建了自校准测角系统,并进行了实验验证。实验结果表明:测角系统采用自校准方法后,单读数头测角传感器的测角误差为6.10″,在相同的测量环境下,其校准精度接近借助外部参考标准的传统谐波标定方法。自校准方法可有效抑制测角误差,显著提高测量精度。