計量圓光柵的原理、制造及檢測技術研究.pdf

1、高精度計量圓光柵，是近代光電測角儀器和測角技術的重要基礎元件。以計量圓光柵為核心部件組成的光電傳感器，可將輸入的機械量轉換成相應的數(shù)字量，與數(shù)顯裝置或計算機連接構成測量、控制系統(tǒng)，易于實現(xiàn)機器及儀器的自動測量、數(shù)字測量與數(shù)字控制，其應用正向著更加廣泛的領域滲透。 論文首先簡述了計量圓光柵技術的發(fā)展歷史，在此基礎上對計量圓光柵技術在角度數(shù)字測量、運動比較測量、傳動軸的扭轉角測量等方面的應用，計量圓光柵的制造、檢測及精度評定和測量系

2、統(tǒng)所涉及的關鍵技術以及計量圓光柵的發(fā)展動向作了綜述性的分析與評論，從而引出了論文的主要研究內容，即計量圓光柵的原理、制造及檢測技術研究。 論文對光柵莫爾條紋形成的幾何原理進行了簡要介紹；對計量圓光柵莫爾條紋方程、莫爾光場和幾種典型的圓光柵莫爾條紋進行了概述；對計量圓光柵及測量系統(tǒng)的關鍵問題進行了分析、比較與討論，對計量圓光柵及測量系統(tǒng)的判向信號及判向電路設計進行了討論；對圓光柵測量系統(tǒng)莫爾信號的光電轉換以及光電轉換過程中的溫度漂

3、移誤差和誤差補償問題進行了分析與研究，在分析現(xiàn)有光電轉換電路不足的同時，提出了一種結構簡單、精度高、能有效進行溫度漂移補償?shù)墓怆娹D換電路，并結合實際應用的需要，給出了應用實驗的結果。 論文的一項重要工作是對計量圓光柵的光刻技術進行了分析討論。首先對計量圓光柵的光刻技術進行了綜述；針對接近式光刻法在微小距離下用平行光進行光刻，會產生菲涅耳洐射圖像，使刻劃的光柵線紋直接受到衍射的影響，嚴重影響光柵質量的問題，提出了相移強度疊加光刻法

4、的原理，從理論上對該方法的可行性進行了分析討論。在此基礎上設計研制了柱面式多透鏡光刻系統(tǒng)，并進行了光刻實驗，給出了實驗結果；從零位光柵的設計原理出發(fā)，對增量式圓光柵零位柵線序列設計中的問題進行了分析討論，提出了一種計算機零位柵線序列設計方案，大大減小了計算工作量及程序編制的復雜性，采用C語言編制零位光柵的計算程序，計算出零位柵線序列，進行了光刻實驗，給出了實驗結果；對用于圓光柵光刻的超微粒乳膠進行了分析討論，包括對用于圓光柵光刻的超微粒

5、乳膠的基本性能、特性曲線、光學傳遞函數(shù)、影響分辨力的因素、涂布工藝等進行了分析，針對圓光柵對超微粒乳劑涂布的特殊要求，提出了一種圓光柵超微粒乳劑動態(tài)旋轉涂布方法，設計了一套超微粒乳膠涂布裝置，并給出了光刻實驗結果；對獲得圓光柵理想環(huán)形莫爾條紋的必要條件進行了討論，在實驗的基礎上，提出了刻劃偏心量調試誤差應控制的公差范圍為土1.5μm。 論文還對計量光柵信號質量綜合評定的方法進行了討論。在分析用諧波分析測定法綜合評定光柵信號質量的

6、基礎上，應用小波分析的方法來評定光柵信號的質量，給出了小波分析的實驗結果；對計量圓光柵分度誤差的檢測系統(tǒng)和檢測方法進行了研究，用重慶大學研制的QGK405型高精度光電圓刻線機，和高速大規(guī)模可編程邏輯器件XC4013E、功能強大的SST89C58單片機以及上位PC機，構建了圓光柵分度誤差的準確、快捷和實時檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠對圓光柵分度誤差如最大直徑間隔誤差，直徑全中誤差等數(shù)據(jù)進行采集和處理、以及誤差的頻譜分析、自相關分析等，對一批計量圓