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1、DOI:10.13435/j.cnki.ttc.0006759e19年6月通测遥径莫尔条纹在测量中的应用田德文一七O四所)(航空航天部、、文摘;莫尔条纹装置是测量长度位移角度并完成机电转换和模数转换比较精确的理想仪器。它可靠性高,外界干扰特别是电磁干扰较少。,其原理是当两组尤栅以一定角度相叠加后保持该固定角度条件下进行平移时,干涉条纹(即莫尔条纹)即发生。由于莫尔条纹间隔是光栅条纹间隔相应移动,,。的l/。因此莫尔条纹装置是一种光学放大装置这样就提高了测量精度并直接实现机电转换。:莫叙词尔条纹测量装置一、概述、位移
2、、角度并同时完成机在测定长度,iore电转换和模数转换中莫尔(M)条纹袋置是比较精度的理想仪器。外界干扰特别位电磁干扰对它作用较小。一旦调试测定后,和终它的测量设备相比,它的可靠性高。因此,它在机械设备、军工技术、电子仪器等领域作为位移(角位移)的敏感元体得到了较为广泛的应用。图1千涉条纹、二测量原理,这样莫尔条纹的间隔等于光栅条纹间隔的。,,。10/O<1所以莫尔条纹装置是使条纹如将两等宽条纹光栅以一定相对倾角。,,互叠时则产生干涉状条纹(图1)我们间隔扩大的一种光学放大装置这种放大作,r。其问隔为用和干涉计中光
3、的波长与干涉条纹的关系相称此条纹为莫尔(Mio)条纹。、。\f类似利用这个原理可以精确测定长度位。,,l,,G如果光栅条纹宽为w相对倾角为0移以及角度例如测定长度时使:则其莫:相对G在保持O角的条件下垂直条纹方向哆尔条纹宽为,,动则莫尔条纹也发生移动当场移动nI条(l),ZZ:2sino/2时则G相对G的机械位移是·l=。13W()当O足够小}1,J用光敏元件及读数装置可以记录出m值。如W一2果被测系统并不是条纹沿着垂直条纹方向移()宁.动则遥测遥控第10卷第3期W)C仪,a,显然适当选择角将有利于条纹数固定时的
4、长度测量。,l在实用中简单采取图的装置是不够一ù,、V十:l的。一般是采用带有光学系统的折射光栅构丫浅。_成的莫尔条纹装置;_以三、光学折射光栅构成的当4xx图一断面莫尔条纹:,现在来看光线的行程设某一光线在为了提高测量精度和黑白对比度一般l,:,2G中折射次数为p在G中折射次数为q采用图所示的光学折射光栅装置p与q只能取值为1或者为。丫垂直锯齿面入射时为。)。在p、q的诸多组合中,实际上,、、主要利用两条光线即(。1l)和(。、,、o)(o1)为主光线(1o)为一,级衍射条纹其它二级以上衍射条纹可以忽略。锯齿形光
5、栅组合正好保证了这两条光线的加强和其它光线的减弱。,,1。。1()和()光线在较远地方,:对应一平面波两光线复变振幅分别为图2尤学折封光栅装置··,,aiexpi,a:expi2因(中)和(小)此焦平s,,光源发出光线经过透镜L成平行光面复变振幅:为,Z,:线入射到折射光栅G上经透镜L又a·,:·:和GA二;expi小十acxpi小()()、。,Z工将GG折射出的光线聚焦在F点上G(5):。4G经放大后的图形如图3所示此图为图的J:少七弓虽度少!纽夕x。x一断面图I~A“=:12一卜“:2}!Za,a2co:,2。
6、`+(小一小)〔)“”别l,:。小光线在A从折射相位移—,AB间相位迟后B点折射相位移及BD几相位迟后等。2“”,1小光线在A点折射相位移AC间相—位迟后及C点折射相位侈等。:~t整理后可得卜一」:艺`一CoS3小一小一(k)卜`(队图放大后的图形卜辛,,由图3可以看出G与G奢都是锯齿状::二,。一Co:)十`光姗且二者为轴对称安装N为光栅法日澳()。线(注意;不是锯齿面法线)1989年月遥测遥控39式中条纹对比度有所下降。而莫尔条纹装置本身,久光的波长就是一单色器因此一般都采用白炽灯泡做,,t两光栅间距t》锯齿深
7、h光源只不过为提高寿命常把6V耐压灯泡.。,:4xx用在54V电压下(图)一断面中的条纹间距,,:、::Na马日折射光线与光栅法线i间夹角其次由于灯丝有一定大小所以位,、重:xx.就有。二各a的变化误差也就是日,日:有一一断面内两光栅的相对移动量,。`:k一k入射光经过折射光栅群iG变化误差因而K值相应有一乙K变化这样。(i二x、2)标谁位置(即也就引起莫尔条纹对比度下降如果聚光透,、1,fa莫尔条纹的相交线位置)镜的焦距为则变化范围为时的相位差-乙aXf105产:一一()将式(G)代入式()可得结论~xJ二z+B
8、eo:(I、十止垫七)(7)式中为光源长度,,此外按折射光栅的干涉条件考虑到a:式:乙k/邑关系可得中2兀tg2兀t,一各K>::12BCOg仪二()井煞姆矛WWa了十a三,由于s士s2k是以/给出的所以值误差2。G``·。S1052各k也是以士乙k/给出因而式()可写`;一(,一k,+、日一日,争:成、1工、Z,1光线入射角及GG~相对位置定下来后~Ioc
