对几种常用长度测量仪器的综述

长度测量是物理测量中最基本的测量,许多物理量的测量都可以转化为长度的测量来实现,要想提高测量精确度,合理安排测量,掌握并运用误差分析的方法是必不可少的.一、长度测量的一般公式 长度测量仪器的结构各有不同,但基本测量方法都是把被测量与标准刻线尺进行比较.如图1所示,直线 CC'为长度标准尺的标准刻线,三角形ABC、A'B'C'为两量爪,可沿CC'移动,Lx为被测直线,当两个量爪的工作面AB、A'B'间存在夹角θ时,其中L0为测量读数值,δ=S·θ为系统误差项. 为消除上述误差、阿贝于1890年提出了著名的阿贝原则,其要点是:进行长度测量时,要…     

光学材料折射率和色散的高精度测量技术研究

本文探讨了在一般精度的测角仪器上达到高精度测量折射率和色散的新原理和新方法,这些新原理和方法包括:光学角规补偿法测色散、直角照射法、自准封闭式最小偏向角法。通过实际大量的测量工作证明在1″测角仪(测角精度为3″)和测微望远镜上,上述原理方法都可以达到△n~±3×10~(-6),△(n_λ_1-n_λ_2)~±2×10~(-6)的精度。     

磁针标准样品建立的必要性及其应用

<正> 磁针装置是某些测角仪器的重要部件。在需要定向的光学仪器中均装有磁针。磁针根据磁子午线使仪器定向,即给出磁北,以便仪器测量磁方位角,因此,这类光学仪器的技术条件规定:“仪器的瞄准线应平行于磁子午线,允许差为θ(单位为密位)”。显而易见,仪器测量磁方位角的精度与磁针的定向精度有关。     

用双棱镜等位移法测光波波长

一、引言在文献[1]中用“双棱镜位移法”测光波波长的方法，移动双棱镜于两个不同的位置d1与d2（固定D），分别测量相应两组干涉条纹的间距δ1与δ2。如图1．（D固定，θ给定）中不易测准的量d转化为易测准的相对差值Δd来测量，但式中的θ角需事先给定．若双棱镜的折射率n，棱角α均未知，还需用一定的实验方法测出并根据θ=2（n-1）α方能计算出θ角的值．棱角α很小（一般约30’左右），要测准也不太容易，因此，θ角的测量实际上对光波波长的测量同样引入了误差．本文在“双棱镜位移法”的基础上，采用“双棱镜等位移法”解决了上述问…     

匀强电场中电子运动的路程分析

运用微积分知识导出电子在匀强电场中做斜抛运动的路程表达式. 并推出对同一初速度而言, 当进入 角θ=5 6. 4 5 50 7 8 °时, 电子运动的路程最大     

一种非接触式位置测量方法的研究

在一般的非接触式位置测量系统中,通常使用三个线阵CCD来测量物体的空间位置。但是在有些场合,这种方法很受限制。介绍了一种测量方法,该方法是由力矩电机带动一个线阵CCD旋转来扫描被测目标的。结合三角法,能够同时测量出被测物体在三个方向的位移及水平摆角。实验结果证实了该测量方法具有很高的测量精度。在国防、交通、矿山、城市建设等领域有着广泛的应用前景。     

基于干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了基于迈克尔逊干涉条纹对比法测量微位移的实验。用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成的干涉光路,其中一个反射镜固定在被测物体上,通过被测物体的移动带动反射镜移动使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹的改变。在形成干涉条纹的位置利用线阵CCD采集干涉条纹图像,用序列图像对比的方法对图像进行处理和计算,得出被测物体的微位移。实验表明利用序列图像对比的方法测量微位移,方法切实可行、测量准确度高、测量的精度能够达到微米量级。     

声波粘度传感器

A.J.Ricco和S.J.Martin报道了一种声波粘度传感器.通常的粘度计需要相当大的被测液体体积,或者具有运动部件,这在现场应用是不便的.本文介绍的声波粘度传感器,只需要10μl或更少的被测液体体积便可测量其粘度.     

测角机构空回对测角精度的影响

<正> 带有测角机构的军用光学仪器,在大多数技术条件里,其测角精度要求都规定有“不包括空回”的内容。这主要是基于以下认识,即认为操作者进行测角操作时,只要遵循“单边对线”的原则,即在测角时不管是正转测量还是反转测量,都遵循从正转方向单边对线的原则,就可在读数中消除空回对测角精度的影响。本文试图通过理论和实例分析,对上述的认识谈谈自己的不同看法。     

KZnF3:Fe3+体系局域晶体结构的理论研究

本文采用对角化三角场中d5组态完全能量矩阵的方法,研究了KZnF3Fe3+体系的局域晶体结构和EPR参量之间的关系.在分析中我们引入了双层配位模型,即配位体包括Fe3+离子最近邻的6个F-离子和次近邻的8个K+离子.计算表明KZnF3Fe3+的局域结构畸变源于一个K+离子沿C3轴方向(即[111]方向)向Fe3+离子的移动,从而诱导F-离子的位移,使得Fe3+-F-键与C3轴夹角发生变化.通过计算EPR的低对称参量D和(a-F),我们分别得出室温(T=300K)时的畸变角为△θ1=2.58°,△θ2=-1.4°和低温(T7=77 K)时畸变角为△θ1=2.85°,△θ2=-1.40计算结果与实验观察值△θ1=2.8±0.3°,△θ2=-1.1±0.3°相符合.     

基于偏振光的干涉测长法

在干涉法测量微小位移实验中,通常数条纹的读数方式使得位移分辨率不可能小于波长的一半,本文提出了通过测量干涉相位达到连续测量位移的方法.首先测量方向相互垂直的线偏振光(p光和s光)通过干涉仪后的光强,然后利用仿射变换将测量结果映射到单位圆上.映射点的辐角与干涉相差只相差一个常量.通过记录辐角的变化可以对位移进行连续测量....     

使用移测显微镜测量平行平板的折射率

依据折射定律,通过移测显微镜测量光线经平行平板产生的位移,确定平行平板的折射率.利用不确定度分析,给出入射角和平板厚度测量范围的建议,并分析了显微镜系统景深对平行平板厚度的限制.实际测量结果与利用阿贝折射仪的测量结果一致,该实验可作为基础物理实验中折射率测量相关实验项目的拓展.     

用光电门测物体加速度的两类偏差分析

光电门是高中物理实验中常用来测量物体瞬时速度的一种仪器,其原理是用一段位移内的平均速度来近似代替物体的瞬时速度,进而可以测物体运动的加速度.这种代替有时过于粗糙,将造成加速度测量的偏差甚至错误.文章就时间的不精确和位移的不精确展开讨论,分析了两类偏差的成因.     

基于准直光束的高精度滚转角测量方法研究

对于滚转角测量精度低并且难于测量的问题,提出了一种基于准直光束光斑位置变化的高精度滚转角测量方法。当被测物转动时,CCD上2光斑位置随之改变,2个光斑中心连线斜率亦改变。斜率变化由被测物俯仰、偏摆、滚转运动引起。在测量系统中基于自准直原理测量偏摆角和俯仰角,运用相关的算法,消除由偏摆和俯仰运动引起的滚转角误差,从而实现滚转角的精确测量。同时运用Zemax建立系统仿真模型,进行了滚转角的仿真实验测量。将仿真实验结果输入到滚转角解算模型中解算,结果表明:在0～1 800范围内滚转角的解算值与Zemax的设定值完全一致,由此验证了测量方法的可行性及正确性。     

光学内反射角度传感器信号检测部分设计

随着科技的飞速发展,小角度测量技术的准确度及精度得到了很大的提升.常用的测角装置如激光干涉仪、光电自准直仪等体积庞大、造价昂贵且较难组成多维的测角系统,因此很少用于高精度的在线测量.而教授Huang P.S.提出的内反射测角法经后人不断的完善发展,具有精度高、成本低、易于组成二维测角装置的特点.本文基于光学内反射测角原理,进行二维内反射测角装置相关设计并对转换测角程序进行验证.     

激光超声位移场的共焦法布里-佩罗干涉仪检测技术

一般共焦法布里-佩罗(Fabry-Perot,FP)干涉仪只能检测声场的法向位移分量,而声场的切向位移分量含有法向位移分量所不能表达的材料特性。本文在检测声场法向位移分量共焦FP干涉仪的基础上,自行研制了一新颖的双通道共焦F-P干涉仪,它同时检测来自试样表面+θ和-θ角上的散射光,通过对两路输出信号作简单的信号处理,可以得到试样表面的位移点。用该F-P干涉仪测量了脉冲激光在Ti膜上激发的Lamb波的法向和切向位移,结果与理论预计一致。     

基于单帧变形条纹的物体三维位移和速度测量

用隔行扫描摄像机采集到的运动物体单帧变形条纹测量三维位移和速度.该方法将一帧变形条纹分成两个单场,利用傅里叶变换轮廓术重建三维面形,从单场条纹的调制度中提取二值化模板,计算质心获得亚像素匹配定位点,通过双三次插值和标定,实现了一个场周期时间内三个维度上的位移和平均速度的测量.匀速运动物体实验结果表明:被测速度的最大绝对误差为0.6 mm/s,相对误差为0.57%.该方法仅用一帧变形条纹即可测量运动物体的三维位移和速度,提高了时间分辨率和测量准确度.     

利用等倾干涉测楔角的一种方案

提出一种利用等倾干涉测定透明平板楔角的方案,即通过测定任意互垂两个方向的夹角来推求出楔角数值和方位. 利用解析几何易于证明,二个平面之间所夹的二面角,可以通过某一方位的夹角,用以下关系确定(图1): 为了便于测量,可选二个方位相应的1、2来定,即取如果令,则得它们是严格成立的.从(3)出发,只要任意定一个和θ1>0相应方向,并测出θ,再转动平板π/2,测出θ>0方向及角值,θ0及其方位(和θ1>0方向夹角为自然定出·这种方案的误差来源于θ1、θ2值本身的测量;在等倾干涉中,测角误差与光点聚焦大小无关. 在实际问题中,θ0、θ1、θ2很小,(3)…     

对“高速运动球体的视觉形象”一文的补充

读了贵刊83年第3期马裕民同志的“高速运动球体的视觉形象”一文.很受启发.但此文只讨论观察方向和运动方向垂直的情况.证明的仅是运动球体x方向的长度在观察方向的最大投影为运动球体的直径.似乎还不能据此得出高速运动球体的视觉形象仍然是球体的结论.本文试图就上述问题进一步作一般讨论. 相对S’系静止,半径为R的球体正以高速v相对S系沿x轴正向运动. 在S’系中考虑z’=Rcosθ’处球的任意一个圆截面.其截线方程为 在S系中,该球经历洛氏收缩为一椭球,在t=0时.在z=z’=Rcosθ’处圆截面对应椭圆面,截线方程为 设此椭圆为ABCD,见图2.…     

基于横向莫尔条纹的自准直测角方法

本文提出了基于横向莫尔条纹的自准直测角方法,用遮光原理分析了莫尔条纹的位移放大作用.并基于该方法搭建了原理光路,得到的莫尔条纹信号稳定且能够满足测量需求.在此基础上对系统进行了定量标定,简化了数据处理步骤,实现了动态测量,系统分辨率达到10″,进一步明确将该方法应用到自准直仪中可以有效提高仪器分辨率.