新型表面形貌測量儀器

序
前言
1 概論
1.1 表面形貌及其意義
1.2 表面測量技術發(fā)展概況
1.2.1 接觸式測量方法
1.2.2 光學測量方法
1.2.3 非光學式掃描顯微鏡方法
1.2.4 各種測量方法的比較
參考文獻
2 基于微恒力位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)
2.1 微恒力位移傳感器的整體設計
2.1.1 電感傳感器存在的問題
2.1.2 微恒力位移傳感器的結構
2.1.3 信號處理電路
2.1.4 量程的擴大
2.1.5 數(shù)字濾波
2.2 傳感器的力控制機構
2.2.1 音圈電機的結構設計
2.2.2 音圈電機模型的建立
2.2.3 音圈電機的特征參數(shù)及性能分析
2.3 測量力的控制
2.3.1 傳感器的靜態(tài)和動態(tài)力分析
2.3.2 穩(wěn)態(tài)誤差分析
2.3.3 穩(wěn)定性分析
2.3.4 PID校正網(wǎng)絡設計
2.4 微恒力傳感器的動態(tài)特性及其測試、控制
2.4.1 系統(tǒng)動態(tài)特性的測試與辨識方法
2.4.2 傳感器的數(shù)字仿真
2.5 基于微恒力傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)
2.5.1 形貌測量系統(tǒng)的整體設計
2.5.2 LSTM系統(tǒng)硬件結構設計
2.5.3 LSTM系統(tǒng)的軟件設計
2.6 系統(tǒng)誤差分析、精度驗證和應用
2.6.1 系統(tǒng)誤差分析
2.6.2 音圈電機的測試
2.6.3 精度驗證
2.6.4 量程驗證
2.6.5 應用
2.7 線切割音圈電機特性測試
2.7.1 電機的結構設計與受力分析
2.7.2 靜動態(tài)特性測試
2.8 電感傳感器信號的直接數(shù)字化處理
2.8.1 電感傳感器等效電路與理論輸出信號
2.8.2 傳感器幅位移與相位移數(shù)值曲線與分析
2.8.3 橢圓擬合相位與幅值方法
2.8.4 實驗方法與結果分析
參考文獻
3 激光聚焦伺服式輪廓儀
3.1 激光聚焦伺服式輪廓儀的基本原理
3.1.1 聚焦探測法的基本原理
3.1.2 傅科刀口法檢測原理及其改進
3.1.3 激光聚焦伺服式位移傳感器的整體設計
3.2 聚焦檢測光路的設計與成像分析
3.2.1 半導體激光器及其自動功率控制電路
3.2.2 激光束的準直和整形
3.2.3 光學隔離器
3.2.4 聚焦物鏡
3.2.5 分束棱鏡
3.2.6 光路成像分析
3.2.7 聚焦檢測信號模型分析
3.3 聚焦伺服信號及檢測
3.3.1 聚焦誤差信號檢測
3.3.2 信號處理
3.3.3 聚焦誤差S曲線
3.3.4 聚焦伺服執(zhí)行機構
3.3.5 功率驅動電路
3.4 聚焦誤差信號的改進
3.4.1 不同材料改善S曲線與陡坑測量范圍分析
3.4.2 快速焦點跟蹤方法與實驗測量結果
參考文獻
4 大量程杠桿式激光干涉測量儀
4.1 儀器整體結構和工作流程
4.1.1 儀器的整體結構
4.1.2 儀器工作流程
4.2 測量系統(tǒng)的原理與設計
4.2.1 干涉測量原理
4.2.2 干涉系統(tǒng)的設計
4.3 影響干涉條紋間隔寬度的因素分析
4.4 光源的選擇與光學元件的要求
4.5 干涉測量儀的非線性分析
4.5.1 干涉測量儀測量數(shù)學模型
4.5.2 實驗測量分析
4.6 干涉條紋的光電接收與處理方法
4.6.1 滿足條紋計數(shù)的光電轉換李薩如信號分析
4.6.2 橢圓信號的采集擬合、校正與補償
4.6.3 獲取條紋光電轉換信號的方法
4.6.4 光電接收信噪比分析
4.6.5 線陣CCD干涉條紋的處理研究
4.7 干涉條紋光電信號轉換電路
4.7.1 條紋光電信號硬件四細分處理
4.7.2 條紋的單片機計數(shù)方法
4.7.3 單片機與計算機的通信
4.7.4 光電信號的A／D轉換
4.8 高信噪比下提高干涉條紋光電接收頻響范圍的方法
4.8.1 無偏壓干涉條紋的光電轉換分析
4.8.2 兩路光電差分信號的計算
4.8.3 無偏壓光電轉換信號幅值與頻率的關系
4.8.4 交直流混合放大電路的設計與分析
4.8.5 光電轉換信號的交直流混合放大輸出
參考文獻
5 基于正交衍射光柵的表面形貌測量儀器二維工作臺
5.1 工作臺概述
5.1.1 常用位移計量方法綜述
5.1.2 世界各國測量機及應用二維平臺
5.1.3 二維位移工作臺存在的主要問題
5.2 平面正交衍射光柵計量方法的研究
5.2.1 平面正交衍射光柵向量普適表達方程式
5.2.2 正交衍射光柵的測量原理
5.2.3 直角棱鏡放置位置的設計
5.2.4 衍射光束方向、位置與光柵偏轉、平移關系的理論建模
5.2.5 衍射光束干涉條紋圖的仿真
5.2.6 測量誤差的分析
5.3 共運動基面與共計量標準器工作臺的結構設計與驅動
5.3.1 工作臺整體結構
5.3.2 共運動基面與工作臺導向機構的設計
5.3.3 粗動工作臺偏擺運動誤差的計算
5.3.4 微定位工作臺結構及靜力學分析
5.3.5 工作臺定位驅動
5.3.6 共計量標準器工作臺結構
5.4 驅動系統(tǒng)性能分析及虛擬儀器技術的應用
5.4.1 驅動系統(tǒng)硬件結構設計
5.4.2 工作臺動態(tài)特性與穩(wěn)定性分析
5.4.3 平面光柵與雙頻激光兩測量系統(tǒng)測量結果的比對與分析
5.4.4 虛擬儀器技術的應用
參考文獻