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基于Talbot效应的长焦距测量系统的研究

侯昌伦  
【摘要】:本文对Talbot效应的原理和莫尔条纹技术原理进行了深入的研究和探讨。并在此基础上提出了采用Talbot效应和莫尔条纹技术用于精确测量长焦距透镜焦距的方法。 这种方法的原理:平行光经过透镜后照射在Ronchi光栅上,在Rochi光栅后周期性的位置会形成Talbot像,所形成的Talbot像的周期与透镜的焦距有一个对应的关系;在光栅Talbot像的位置再放置一个相同的Ronchi光栅就会产生莫尔条纹,由莫尔条纹的原理可知,莫尔条纹的角度与透镜的焦距也有一个对应关系,通过图像采集系统获得莫尔条纹的图像,再通过计算机软件对图像进行处理,精确地计算出莫尔条纹的角度就可以求得被测透镜的焦距。我们从理论上论证了这种方法的可行性,分析了这种方法测量的精度以及影响精度的主要因素,并根据这些主要的因素采取了相应的改进方法,如通过在频谱域中通过迭代算法精确求莫尔条纹的角度可以显著提高测量的精度。针对被测透镜通常为大口径透镜的问题,我们采用了扫描的方法,这样可以测量透镜不同位置的焦距。 本课题完成了整套长焦距测量系统的样机开发工作。从方案的可行性分析,到样机的软、硬件设计;包括机械机构设计,激光扩束、准直系统设计,图像采集和软件编程处理等工作。研制出的样机在实际使用过程中取得了非常好的效果,圆满的完成了设计任务书上所需要达到的指标。


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