《光学计量仪器设计 上》

第一篇 光学计量仪器设计基础1

第一章 光学计量仪器概论1

1-1 概述1

1-2 光学计量仪器的基本技术指标2

1-3 光学计量仪器的基本设计原则4

一、阿贝比较原则4

二、运动学设计原理6

三、匹配原则9

四、经济原则9

第二章 仪器精确度分析与计算11

2-1 概述11

一、测量误差与仪器精确度11

二、光学计量仪器的精确度指标12

三、精确度分析与计算的任务和地位13

四、动态精确度概念14

2-2 仪器误差的来源和分析15

一、研制仪器过程与误差来源(误差源)15

二、仪器误差的来源和分析16

三、误差的性质及其分类34

2-3 误差计算方法35

一、误差独立作用原理35

二、微分法求仪器误差36

三、几何法计算误差38

四、机构误差的分析计算方法39

五、矢量在误差分析中的应用45

六、球面三角法解误差问题51

2-4 仪器的总误差及其计算55

一、总误差的组成55

二、系统总误差55

三、偶然总误差55

四、可忽略误差的剔除56

五、总误差和精确度指标56

六、系统误差和偶然误差的区分57

2-5 仪器精确度设计--公差的制定与误差补偿58

一、仪器精确度指标的制定58

二、制定公差的依据58

三、系统误差的公差59

四、偶然误差的公差59

五、公差的调整61

六、制定公差实例62

七、误差补偿方法及实例67

八、精确度计算步骤73

第三章 光学计量仪器的总体设计74

3-1 概述74

一、仪器的总体综合研究74

二、仪器总体参数的确定75

三、技术设计75

3-2 总体设计的主要起始数据76

一、光源76

二、接收器78

3-3 光学系统基本参数的确定86

一、显微系统86

二、投影系统参数的确定92

三、望远系统参数的确定96

四、照明系统98

3-4 总体设计的一般步骤及举例101

一、仪器用途101

二、总体综合研究101

三、由使用要求确定技术指标102

第二篇 单元设计107

第四章 标准器107

4-1 概述107

4-2 长度基准--光波波长107

一、概述107

二、常用标准波长108

4-3 标尺109

一、分类与规格109

二、金属标尺与玻璃标尺109

三、标尺的误差与精度111

四、尺座的机械结构与调整112

4-4 度盘113

一、概述113

二、度盘的误差115

三、度盘参数的选择118

四、度盘的固定方法与调整120

4-5 计量光栅121

一、概述121

二、莫尔条纹原理122

三、圆光栅莫尔条纹图案127

四、莫尔条纹的衍射解释128

五、光栅的零位系统(编码)130

六、光栅参数的选择131

七、光栅的误差133

八、光栅的固定和调整134

4-6 光学码盘134

一、概述135

二、循环码及其转换138

三、精码、粗码和校正码140

四、码盘的误差143

五、码盘的参数选择144

第五章 瞄准与定位系统146

5-1 光学瞄准方法146

一、对线法146

二、重合法146

三、双象法151

四、互补色法152

五、反射法152

5-2 光电对准方法156

一、光电显微镜156

二、光电准直光管160

5-3 接触式定位方法160

一、光学指零器160

二、电子接触式定位装置162

第六章 读数与测微系统166

6-1 概述166

一、对读数测微系统的要求166

二、读数测微的适宜条件166

三、读数测微系统的分类168

6-2 光学机械式读数装置168

一、分划板式读数装置168

二、平板摆动式读数装置177

三、光楔移动式读数装置180

四、透镜测微器181

6-3 光栅的光电读数183

一、光栅测量原理184

二、光栅信号的光电特性186

三、光栅信号的光电计数190

四、光栅读数头191

6-4 光栅的电子细分198

一、概述198

二、电子细分原理和方法198

三、直接细分法201

四、移相电阻链方法203

五、细分原理小结206

六、电子细分对光栅信号提出的要求207