ILD型智能激光衍射光强测量仪
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摘要
衍射是最常见的一种光学现象，由于近代激光和信息技术的出现与发展，使它在精密测量领域显现出广泛的应用前景。智能激光衍射光强测量仪就是这样的一种精密测量仪器。基于该仪器，论文从光学衍射理论出发，结合半导体技术、微机接口技术等，阐述了它的基本原理、结构组成及应用。
文章从衍射的角度探讨了微距测量的相关问题。一束激光通过狭缝（细丝）产生衍射图样，线阵SSPA从图样中心横向取样，把光强信号转换成电脉冲，再放大采样保持，经ADC0804模／数转换后输入计算机，运算出暗纹中心所在SSPA光敏元，这样就得到计算缝宽（直径）的重要参数—暗缝中心间距。和传统的衍射过程相比，由于使用半导体传感器和后期数据的计算机处理，最终的测量结果更精确、更科学、更快速。SSPA光敏元中心距仅有几到几十微米，以它为单位得到的暗纹中心距使测量结果更趋精确。
文章最后着重讨论了测量误差的产生、来源以及减少误差的方法。
衍射法测微距融合了近代的激光、半导体、信息处理技术，成为一种新兴的测量技术，广泛应用于科学实验、工业检测、微仪器等领域，随着人们对其进一步的认识研究，将会有更为广阔的应用前景。
Diffraction, Which is the most common optical phenomenon, presents an extensive application prospect in the field of precision measurement because of the development of Laser and information technology. Intelligent Measuring Instrument of Laser Diffraction Light Intensity is the kind of fine measuring instrument. This paper puts emphasis on formulating the basic principle, structure and application of the measuring instrument by coupling of the theory of diffraction, sensor technology and interface technology.
This paper discusses some problems of microspur measure on the basis of diffraction. Diffraction pattern that is generated through a branch of Laser exposures a slit (filament) is sampled by linear SSPA and intensity signal is transferred into electric pulse that is amplified, sampled and hold. Then after ADC0804 A/D transferred the signal is inputted into computer. Finally by means of data processing the key parameter―spacing interval of shade stripe center is achieved. Comparing with the traditional diffraction instruments, the intensity instrument makes a feature of precision, intelligent and utility.
In the end of this paper, measuring error of the instrument is discussed and the method of reducing error is introduced in brief.
Microspur measure by diffraction method that includes the technology of Laser, sensor and information processing has been an emerging technology and is used widely in scientific experiment, industrial measuring and detecting apparatus. With the further research, the intensity instrument will has a broader prospect.
文章从衍射的角度探讨了微距测量的相关问题。一束激光通过狭缝（细丝）产生衍射图样，线阵SSPA从图样中心横向取样，把光强信号转换成电脉冲，再放大采样保持，经ADC0804模／数转换后输入计算机，运算出暗纹中心所在SSPA光敏元，这样就得到计算缝宽（直径）的重要参数—暗缝中心间距。和传统的衍射过程相比，由于使用半导体传感器和后期数据的计算机处理，最终的测量结果更精确、更科学、更快速。SSPA光敏元中心距仅有几到几十微米，以它为单位得到的暗纹中心距使测量结果更趋精确。
文章最后着重讨论了测量误差的产生、来源以及减少误差的方法。
衍射法测微距融合了近代的激光、半导体、信息处理技术，成为一种新兴的测量技术，广泛应用于科学实验、工业检测、微仪器等领域，随着人们对其进一步的认识研究，将会有更为广阔的应用前景。
Diffraction, Which is the most common optical phenomenon, presents an extensive application prospect in the field of precision measurement because of the development of Laser and information technology. Intelligent Measuring Instrument of Laser Diffraction Light Intensity is the kind of fine measuring instrument. This paper puts emphasis on formulating the basic principle, structure and application of the measuring instrument by coupling of the theory of diffraction, sensor technology and interface technology.
This paper discusses some problems of microspur measure on the basis of diffraction. Diffraction pattern that is generated through a branch of Laser exposures a slit (filament) is sampled by linear SSPA and intensity signal is transferred into electric pulse that is amplified, sampled and hold. Then after ADC0804 A/D transferred the signal is inputted into computer. Finally by means of data processing the key parameter―spacing interval of shade stripe center is achieved. Comparing with the traditional diffraction instruments, the intensity instrument makes a feature of precision, intelligent and utility.
In the end of this paper, measuring error of the instrument is discussed and the method of reducing error is introduced in brief.
Microspur measure by diffraction method that includes the technology of Laser, sensor and information processing has been an emerging technology and is used widely in scientific experiment, industrial measuring and detecting apparatus. With the further research, the intensity instrument will has a broader prospect.
引文
［1］ 刘君华，智能传感器系统，第一版，西安，西安电子科技大学出版，1999.1-5
［2］ 张晋斌，传感器技术发展的必要性、趋势及建议，仪器仪表学报，1997，Vol.18，No.5：132-135
［3］ 马少梅，要重视微传感器的发展与研制，仪器仪表学报，1997，Vol.18，No.5： 72-74
［4］ 羊国光，宋菲君，高等物理光学，第一版，合肥，中国科学技术大学出版社，1991.65-80
［5］ M.波恩，E.沃尔夫，黄乐天等，光学原理下册，第一版，北京，科学出版社，1981.13.5
［6］ H.H?nl，A.W.Maue，K.Westpfahl，Theorie der Beugung，in S.Flügge（ed.），Handbuch der Physik，25，Springer-Verlag，1961.453-531
［7］ A.Sommerfeld，Math Ann. 47，1986.317
［8］ F.Kottler，Diffraction at a Black Screen，in E.Wolf (ed.)，Progress in Optics，North Holland，1965.283
［9］ 叶声华，激光在精密计量中的应用，第一版，北京，机械工业出版社，1980.130-151
［10］ J.W.顾德门，詹达三等译，傅里叶光学导论，第一版，北京，科学出版社，1979. 1-58
［11］ A.Sommerfeld，Optics-Lectures On Theoretical Physics，Academic Press，Vol.4，1954
［12］ 宋汉阁，董秋红等，夫琅和费型与菲涅耳型单缝衍射在实验中的界限，东北师大学报自然科学版，1996，No.1:36-39
［13］ 阮芙英，用傅里叶变换计算单缝衍射的光强分布，纺织高校基础科学学部，1995，Vol.8，No.1:91-94
［14］ 母国光，战元令，光学，第一版，北京，人民教育出版社，1978.211-213
［15］ 姚启钧原著，华东师大《光学》教材组改编，光学教程，第一版，北京，人民教育出版社，1981.457-459
［16］ 梁铨廷，物理光学，第一版，北京，机械工业出版社，1980.55-60
［17］ Richavd p.Kruger，Imaging Applications for Automated Industrial Inspection & Assembly，1979.p110
［18］ 袁祥辉，固体图像传感器及其应用，第二版，重庆，重庆大学出版社，1996. 4-12，83-87
［19］ 周明德，微型计算机IBM PC/XT(0520系列)系统原理及应用，第二版，北京，清华大学出版社，1991.202-338
戴梅萼，史嘉权，微型计算机技术及应用－从16位到32位，第二版，北京，清华大
［20］ 学出版社，1995.175-248
［21］ 赵艳，ILD型智能激光衍射光强测量仪，重庆大学学报，2001，Vol.24增刊: 114-115
［22］ 谭浩强，C程序设计，第一版，北京，清华大学出版社，1991.10-291
［23］ 顾永建，高斯光束夫琅和费单缝衍射的数值，广西物理，1999，Vol.20，No.4: 21-23
［24］ 吴银花，王银娣，单缝衍射光强分布测试的研究，西北师范大学学报，1994，Vol.30，No.2: 97-98
［25］ 孙伟民，单缝衍射图样的计算机仿真与分析，工科物理，1990，Vol.9，No.1: 12-13
［26］ F.G.Smith，J.H.Thomson，Optics.Set on Monophoto Film setter and printed by J.w.Arrow smith Ltd.，Bristol.England，p.257
［27］ 楼枚，从单缝衍射到动态测量单丝直径，大学物理实验，1994，Vol.7，No.4: 22-23
［28］ 邾继贵，叶声华，陶国智，衍射法细丝直径的精密测量，光学工程，1996，Vol.23，No.3: 59-63
［29］ 杨菁，袁祥辉，基于SSPA透射图像实时成像系统，现代电子技术，2001，No.2: 35-37
［30］ 秦积荣，归绍升，光电检测原理及应用，第一版，北京，国防工业出版，1985:1-5
［2］ 张晋斌，传感器技术发展的必要性、趋势及建议，仪器仪表学报，1997，Vol.18，No.5：132-135
［3］ 马少梅，要重视微传感器的发展与研制，仪器仪表学报，1997，Vol.18，No.5： 72-74
［4］ 羊国光，宋菲君，高等物理光学，第一版，合肥，中国科学技术大学出版社，1991.65-80
［5］ M.波恩，E.沃尔夫，黄乐天等，光学原理下册，第一版，北京，科学出版社，1981.13.5
［6］ H.H?nl，A.W.Maue，K.Westpfahl，Theorie der Beugung，in S.Flügge（ed.），Handbuch der Physik，25，Springer-Verlag，1961.453-531
［7］ A.Sommerfeld，Math Ann. 47，1986.317
［8］ F.Kottler，Diffraction at a Black Screen，in E.Wolf (ed.)，Progress in Optics，North Holland，1965.283
［9］ 叶声华，激光在精密计量中的应用，第一版，北京，机械工业出版社，1980.130-151
［10］ J.W.顾德门，詹达三等译，傅里叶光学导论，第一版，北京，科学出版社，1979. 1-58
［11］ A.Sommerfeld，Optics-Lectures On Theoretical Physics，Academic Press，Vol.4，1954
［12］ 宋汉阁，董秋红等，夫琅和费型与菲涅耳型单缝衍射在实验中的界限，东北师大学报自然科学版，1996，No.1:36-39
［13］ 阮芙英，用傅里叶变换计算单缝衍射的光强分布，纺织高校基础科学学部，1995，Vol.8，No.1:91-94
［14］ 母国光，战元令，光学，第一版，北京，人民教育出版社，1978.211-213
［15］ 姚启钧原著，华东师大《光学》教材组改编，光学教程，第一版，北京，人民教育出版社，1981.457-459
［16］ 梁铨廷，物理光学，第一版，北京，机械工业出版社，1980.55-60
［17］ Richavd p.Kruger，Imaging Applications for Automated Industrial Inspection & Assembly，1979.p110
［18］ 袁祥辉，固体图像传感器及其应用，第二版，重庆，重庆大学出版社，1996. 4-12，83-87
［19］ 周明德，微型计算机IBM PC/XT(0520系列)系统原理及应用，第二版，北京，清华大学出版社，1991.202-338
戴梅萼，史嘉权，微型计算机技术及应用－从16位到32位，第二版，北京，清华大
［20］ 学出版社，1995.175-248
［21］ 赵艳，ILD型智能激光衍射光强测量仪，重庆大学学报，2001，Vol.24增刊: 114-115
［22］ 谭浩强，C程序设计，第一版，北京，清华大学出版社，1991.10-291
［23］ 顾永建，高斯光束夫琅和费单缝衍射的数值，广西物理，1999，Vol.20，No.4: 21-23
［24］ 吴银花，王银娣，单缝衍射光强分布测试的研究，西北师范大学学报，1994，Vol.30，No.2: 97-98
［25］ 孙伟民，单缝衍射图样的计算机仿真与分析，工科物理，1990，Vol.9，No.1: 12-13
［26］ F.G.Smith，J.H.Thomson，Optics.Set on Monophoto Film setter and printed by J.w.Arrow smith Ltd.，Bristol.England，p.257
［27］ 楼枚，从单缝衍射到动态测量单丝直径，大学物理实验，1994，Vol.7，No.4: 22-23
［28］ 邾继贵，叶声华，陶国智，衍射法细丝直径的精密测量，光学工程，1996，Vol.23，No.3: 59-63
［29］ 杨菁，袁祥辉，基于SSPA透射图像实时成像系统，现代电子技术，2001，No.2: 35-37
［30］ 秦积荣，归绍升，光电检测原理及应用，第一版，北京，国防工业出版，1985:1-5