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目录1

前言1

第一章光学计量仪器设计概论1

§1-1 概述1

目录1

第一章光学计量仪器设计概论1

§1-1 概述1

前言1

§1-2光学计量仪器的基本技术指标2

§1-2光学计量仪器的基本技术指标2

第四章瞄准与定位系统 113

第四章瞄准与定位系统 113

§1-3光学计量仪器的基本组成及测量的坐标关系4

一、仪器的基本组成4

§1-3光学计量仪器的基本组成及测量的坐标关系4

一、仪器的基本组成4

二、测量与坐标的关系6

二、测量与坐标的关系6

一、阿贝（Abbe）比较原则10

§1-4 光学计量仪器的基本设计原则10

一、阿贝（Abbe）比较原则10

§1-4 光学计量仪器的基本设计原则10

二、运动学设计原理13

二、运动学设计原理13

三、匹配原则14

三、匹配原则14

四、经济原则15

四、经济原则15

§1-5仪器的造型艺术设计19

§1-5仪器的造型艺术设计19

二、系统的综合研究20

一、设计问题的提出及确定20

二、系统的综合研究20

三、参数的分配20

四、技术设计20

五、样机试制20

五、样机试制20

四、技术设计20

三、参数的分配20

一、设计问题的提出及确定20

§16仪器研制的一般过程20

§16仪器研制的一般过程20

七、成批生产21

六、小批试制21

参考资料21

参考资料21

七、成批生产21

六、小批试制21

第二章仪器精确度分析与计算22

§2-1 概述22

一、测量误差与仪器精确度22

一、测量误差与仪器精确度22

§2-1 概述22

第二章仪器精确度分析与计算22

二、光学计量仪器的精确度指标23

二、光学计量仪器的精确度指标23

三、精确度分析与计算的任务24

三、精确度分析与计算的任务24

四、动态精确度概念25

四、动态精确度概念25

§2-2仪器误差源的分析26

一、研制仪器过程与误差源26

§2-2仪器误差源的分析26

一、研制仪器过程与误差源26

二、仪器误差源的分析27

二、仪器误差源的分析27

§2-3误差计算方法36

一、误差独立作用原理36

三、误差的性质及其分类36

三、误差的性质及其分类36

§2-3误差计算方法36

一、误差独立作用原理36

二、微分法求仪器误差38

二、微分法求仪器误差38

三、几何法计算误差39

三、几何法计算误差39

四、机构误差的分析计算方法40

四、机构误差的分析计算方法40

§2-4仪器的总误差及其计算45

§2-4仪器的总误差及其计算45

一、总误差的组成45

二、系统总误差45

二、系统总误差45

一、总误差的组成45

三、偶然总误差46

四、可忽略误差的剔除46

四、可忽略误差的剔除46

三、偶然总误差46

六、系统误差和偶然误差的区分47

六、系统误差和偶然误差的区分47

五、总误差和精确度指标47

五、总误差和精确度指标47

七、动态误差计算48

七、动态误差计算48

§2-5 仪器精确度设计——公差的制定和误差补偿49

§2-5 仪器精确度设计——公差的制定和误差补偿49

二、制定公差的依据50

一、仪器精确度指标的制定50

三、系统误差的公差50

一、仪器精确度指标的制定50

二、制定公差的依据50

三、系统误差的公差50

四、偶然误差的公差51

四、偶然误差的公差51

五、公差的调整52

五、公差的调整52

六、制定公差实例54

六、制定公差实例54

七、误差补偿的方法及实例58

七、误差补偿的方法及实例58

八、精确度计算步骤64

八、精确度计算步骤64

参考资料65

参考资料65

一、概述66

§ 3-1 长度基准——光波波长66

第三章标准器66

一、概述66

第三章标准器66

§ 3-1 长度基准——光波波长66

一、概述67

§3-2标尺67

二、常用标准波长67

二、常用标准波长67

§3-2标尺67

一、概述67

二、金属标尺与玻璃标尺67

二、金属标尺与玻璃标尺67

三、标尺的误差和精度等级69

三、标尺的误差和精度等级69

四、尺座的机械结构与调整70

四、尺座的机械结构与调整70

§3 3度盘71

一、概述71

二、度盘的误差71

二、度盘的误差71

一、概述71

§3 3度盘71

三、度盘参数的选择75

三、度盘参数的选择75

四、度盘的固定方法与调整77

§3-4计量光栅77

一、概述77

一、概述77

§3-4计量光栅77

四、度盘的固定方法与调整77

二、莫尔条纹原理78

二、莫尔条纹原理78

三、圆光栅莫尔条纹图案82

三、圆光栅莫尔条纹图案82

四、莫尔条纹的衍射解释84

四、莫尔条纹的衍射解释84

五、光栅的零位系统（编码）86

五、光栅的零位系统（编码）86

六、光栅参数的选择87

六、光栅参数的选择87

七、光栅的误差90

七、光栅的误差90

八、光栅的固定和调整91

八、光栅的固定和调整91

一、概述92

§3-5光学码盘92

一、概述92

§3-5光学码盘92

二、循环码及其转换93

二、循环码及其转换93

三、精码、粗码和校正码95

三、精码、粗码和校正码95

四、码盘的误差98

四、码盘的误差98

五、码盘的参数选择99

五、码盘的参数选择99

一、感应同步器101

§3-6感应同步器与磁栅101

§3-6感应同步器与磁栅101

一、感应同步器101

二、磁栅104

二、磁栅104

一、概述106

§3-7水准器106

三、感应同步器、磁栅、光栅及激光的比较106

一、概述106

§3-7水准器106

三、感应同步器、磁栅、光栅及激光的比较106

二、水准器的灵敏度及其影响因素108

二、水准器的灵敏度及其影响因素108

三、符合水准器110

四、电子水准器（电子水泡）110

四、电子水准器（电子水泡）110

三、符合水准器110

参考资料112

参考资料112

§4-1 概述113

一、瞄准与定位的概念113

二、瞄准方法的分类113

三、对瞄准系统的要求113

三、对瞄准系统的要求113

二、瞄准方法的分类113

一、瞄准与定位的概念113

§4-1 概述113

§4-2光学瞄准法114

一、对线法114

一、对线法114

§4-2光学瞄准法114

二、符合法115

二、符合法115

三、双象法119

三、双象法119

四、互补色法120

四、互补色法120

五、反射法122

五、反射法122

一、光电显微镜124

§4-3 光电瞄准法124

一、光电显微镜124

§4-3 光电瞄准法124

二、光电准直光管128

二、光电准直光管128

§4-4接触式定位法129

一、光学指零器129

§4-4接触式定位法129

一、光学指零器129

二、接触式电子定位装置131

二、接触式电子定位装置131

§4-5轴向定位（调焦）方法134

§4-5轴向定位（调焦）方法134

一、轴向定位光指示器135

二、光学点位瞄准器135

一、轴向定位光指示器135

二、光学点位瞄准器135

四、斜光束自动调焦系统136

三、光度式自动调焦系统…………136

三、光度式自动调焦系统…………136

四、斜光束自动调焦系统136

五、激光轴向定位系统137

五、激光轴向定位系统137

参考资料138

参考资料138

一、对读数与测微系统的要求139

第五章读数与测微系统139

§5-1 概述139

二、读数与测微的“最佳视见”条件139

第五章读数与测微系统139

§5-1 概述139

一、对读数与测微系统的要求139

二、读数与测微的“最佳视见”条件139

三、读数与测微系统的分类141

一、分划板式读数装置141

§5-2光学－机械式读数装置141

三、读数与测微系统的分类141

§5-2光学－机械式读数装置141

一、分划板式读数装置141

二、平板摆动式读数装置147

二、平板摆动式读数装置147

三、光楔移动式读数装置150

三、光楔移动式读数装置150

四、透镜测微器152

四、透镜测微器152

一、光栅测量原理154

§5-3光栅的光电读数154

一、光栅测量原理154

§5-3光栅的光电读数154

二、光栅信号的光电特性156

二、光栅信号的光电特性156

三、光栅信号的光电计数159

三、光栅信号的光电计数159

四、光栅读数头160

四、光栅读数头160

§5-4光栅的电子细分167

一、概述167

一、概述167

§5-4光栅的电子细分167

二、电子细分原理和方法168

二、电子细分原理和方法168

三、直接细分法（四倍频）169

三、直接细分法（四倍频）169

四、移相电阻链法172

四、移相电阻链法172

五、电子细分对光栅信号的要求174

五、电子细分对光栅信号的要求174

二、微机计算细分的特点175

二、微机计算细分的特点175

§5-5微机计算细分175

§5-5微机计算细分175

一、微机计算细分的原理175

一、微机计算细分的原理175

§5-6 机械细分——弹性测微装置176

一、弹性测微的原理176

§5-6 机械细分——弹性测微装置176

一、弹性测微的原理176

二、1″数字式光棚分度头的弹性鼓结构分析177

二、1″数字式光棚分度头的弹性鼓结构分析177

参考资料178

参考资料178

一、仪器的总体综合研究179

第六章光学计量仪器的总体设计179

§6-1 概述179

第六章光学计量仪器的总体设计179

§6-1 概述179

一、仪器的总体综合研究179

二、总体参数的确定180

二、总体参数的确定180

三、方案确定与指标分配181

三、方案确定与指标分配181

一、光源182

§6-2光学系统的基本参数182

§6-2光学系统的基本参数182

一、光源182

二、人的眼睛184

二、人的眼睛184

三、显微系统及其参数确定187

三、显微系统及其参数确定187

四、投影系统及其参数确定193

四、投影系统及其参数确定193

五、望远系统及其参数确定199

五、望远系统及其参数确定199

六、照明系统及其参数确定202

六、照明系统及其参数确定202

§6-3总体设计举例207

§6-3总体设计举例207

一、仪器用途208

二、总体综合研究208

三、技术指标的确定及方案讨论208

三、技术指标的确定及方案讨论208

二、总体综合研究208

一、仪器用途208

一、优化设计的基本概念213

§6-4优化设计与可靠性设计213

§6-4优化设计与可靠性设计213

一、优化设计的基本概念213

二、多目标值的优化设计214

三、可靠性设计214

三、可靠性设计214

二、多目标值的优化设计214

参考资料216

参考资料216

第七章万能工具显微镜设计217

第七章万能工具显微镜设计217

§7-1工具显微镜概述217

§7-1工具显微镜概述217

§ 7-2几种万工显的结构原理及特点218

一、19 J系列（19JA,19JC,19JE）万工显218

§ 7-2几种万工显的结构原理及特点218

一、19 J系列（19JA,19JC,19JE）万工显218

二、UMM型万工显221

二、UMM型万工显221

三、JX-11型数字式万工显226

三、JX-11型数字式万工显226

四、UWM200×100带计算机万工显227

四、UWM200×100带计算机万工显227

二、仪器的精度及其分配231

§7-3万工显总体方案的确定231

一、纵、横向测量范围的确定231

二、仪器的精度及其分配231

一、纵、横向测量范围的确定231

§7-3万工显总体方案的确定231

三、瞄准显微镜的放大率、视场及工作距离的确定232

四、分划值的确定232

三、瞄准显微镜的放大率、视场及工作距离的确定232

六、被测工件几何尺寸及重量232

六、被测工件几何尺寸及重量232

五、立柱倾斜范围的选择232

五、立柱倾斜范围的选择232

四、分划值的确定232

七、纵、横向滑台的布局232

七、纵、横向滑台的布局232

九、总体布局233

九、总体布局233

八、阿贝原则的运用233

八、阿贝原则的运用233

一、瞄准显微镜光学系统234

一、瞄准显微镜光学系统234

寸计算234

§7-4万工显光学系统参数确定及轮廓尺234

寸计算234

§7-4万工显光学系统参数确定及轮廓尺234

二、测角读数显微镜光学系统240

二、测角读数显微镜光学系统240

§7-5万工显主要零、部件的结构分析与242

设计242

§7-5万工显主要零、部件的结构分析与242

设计242

一、瞄准定位部分242

一、瞄准定位部分242

二、导轨及其支承247

二、导轨及其支承247

三、底座248

三、底座248

§7-6万工显的精度分析249

一、影响精度的主要因素249

§7-6万工显的精度分析249

一、影响精度的主要因素249

二、19JA型万工显的精度计算254

二、19JA型万工显的精度计算254

一、光学分度台256

§7-7万工显附件256

一、光学分度台256

§7-7万工显附件256

二、光学分度头257

三、光学定位器257

二、光学分度头257

三、光学定位器257

四、内测装置259

四、内测装置259

五、干涉条纹瞄准装置262

五、干涉条纹瞄准装置262

§7-8 三坐标测量机265

一、概况265

一、概况265

§7-8 三坐标测量机265

二、三坐标测量机的组成268

二、三坐标测量机的组成268

三、结构形式269

四、机械结构分析269

三、结构形式269

四、机械结构分析269

五、测头272

五、测头272

六、测量系统274

六、测量系统274

七、精度分析276

七、精度分析276

参考资料278

参考资料278

一、经纬仪的用途与要求280

§8-1 概述280

二、经纬仪的结构和分类280

第八章光学经纬仪设计280

第八章光学经纬仪设计280

一、经纬仪的用途与要求280

§8-1 概述280

二、经纬仪的结构和分类280

§8-2 DJ2光学经纬仪的设计282

一、用途与技术要求282

§8-2 DJ2光学经纬仪的设计282

一、用途与技术要求282

二、精度分配283

二、精度分配283

三、望远镜系统设计284

三、望远镜系统设计284

四、读数系统设计291

四、读数系统设计291

六、竖直度盘指标自动归零补偿指300

五、光学对点器300

六、竖直度盘指标自动归零补偿指300

五、光学对点器300

七、主要结构分析与设计305

七、主要结构分析与设计305

八、DJ2经纬仪的精度分析312

八、DJ2经纬仪的精度分析312

一、TDJ6型经纬仪317

§8-3几种经纬仪的结构及性能317

一、TDJ6型经纬仪317

§8-3几种经纬仪的结构及性能317

二、DJ07型经纬仪318

二、DJ07型经纬仪318

§8-4经纬仪的发展320

一、概述320

一、概述320

§8-4经纬仪的发展320

二、自动读数技术321

二、自动读数技术321

三、电子经纬仪325

三、电子经纬仪325

四、跟踪经纬仪326

四、跟踪经纬仪326

参考资料331

参考资料331

第九章干涉计量仪器设计332

§9-1干涉仪概述332

§9-1干涉仪概述332

第九章干涉计量仪器设计332

§ 9-2干涉仪设计333

一、干涉条纹形状、间隔和方向的确定及其调整方法333

一、干涉条纹形状、间隔和方向的确定及其调整方法333

§ 9-2干涉仪设计333

二、光源的选择与照明系统336

二、光源的选择与照明系统336

三、基本干涉体系的设计343

三、基本干涉体系的设计343

四、干涉仪的接收部分和接收器350

四、干涉仪的接收部分和接收器350

五、干涉仪主要光学元件的质量要求353

五、干涉仪主要光学元件的质量要求353

六、机械结构的要求与特点354

六、机械结构的要求与特点354

七、总体设计举例——激光球面干涉仪的总体设计355

七、总体设计举例——激光球面干涉仪的总体设计355

§9-3激光干涉测长仪器361

§9-3激光干涉测长仪器361

一、激光干涉测长的工作原理362

二、激光干涉测长仪器设计中的几个问题362

二、激光干涉测长仪器设计中的几个问题362

一、激光干涉测长的工作原理362

三、一米激光测长机372

三、一米激光测长机372

一、双频激光干涉仪381

§9-4交流干涉仪381

一、双频激光干涉仪381

§9-4交流干涉仪381

二、测量光学零件面形的位相扫描干涉仪386

二、测量光学零件面形的位相扫描干涉仪386

第十章光学计量新技术393

第十章光学计量新技术393

参考资料394

参考资料394

§10-1相干光计量技术395

§10-1相干光计量技术395

一、全息计量技术395

一、全息计量技术395

二、散斑计量技术405

二、散斑计量技术405

三、光衍射计量技术414

三、光衍射计量技术414

§10-2莫尔等高线计量技术419

一、概述419

二、照射型莫尔法419

二、照射型莫尔法419

一、概述419

§10-2莫尔等高线计量技术419

三、投影型莫尔法422

三、投影型莫尔法422

四、干涉型莫尔法423

四、干涉型莫尔法423

五、实用技术424

五、实用技术424

六、扫描莫尔法425

六、扫描莫尔法425

七、应用426

一、概述426

二、测量原理426

§10-3光扫描计量技术426

二、测量原理426

一、概述426

§10-3光扫描计量技术426

七、应用426

三、f-θ扫描镜头428

三、f-θ扫描镜头428

四、光扫描技术429

四、光扫描技术429

五、应用432

§10-4光纤传感与测试技术432

一、概况432

一、概况432

§10-4光纤传感与测试技术432

五、应用432

二、光纤传输特性及测试原理433

二、光纤传输特性及测试原理433

三、应用435

三、应用435

参考资料438

参考资料438