計量圓光柵的原理、制造及檢測技術(shù)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(shù)的重要基礎(chǔ)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(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，與數(shù)顯裝置或計算機(jī)連接構(gòu)成測量、控制系統(tǒng)，易于實現(xiàn)機(jī)器及儀器的自動測量、數(shù)字測量與數(shù)字控制，其應(yīng)用正向著更加廣泛的領(lǐng)域滲透。 論文首先簡述了計量圓光柵技術(shù)的發(fā)展歷史，在此基礎(chǔ)上對計量圓光柵技術(shù)在角度數(shù)字測量、運動比較測量、傳動軸的扭轉(zhuǎn)角測量等方面的應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)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(nèi)容，即計量圓光柵的原理、制造及檢測技術(shù)研究。 論文對光柵莫爾條紋形成的幾何原理進(jìn)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(jìn)行了概述；對計量圓光柵及測量系統(tǒng)的關(guān)鍵問題進(jìn)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(shè)計進(jìn)行了討論；對圓光柵測量系統(tǒng)莫爾信號的光電轉(zhuǎn)換以及光電轉(zhuǎn)換過程中的溫度漂

3、移誤差和誤差補(bǔ)償問題進(jìn)行了分析與研究，在分析現(xiàn)有光電轉(zhuǎn)換電路不足的同時，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、精度高、能有效進(jìn)行溫度漂移補(bǔ)償?shù)墓怆娹D(zhuǎn)換電路，并結(jié)合實際應(yīng)用的需要，給出了應(yīng)用實驗的結(jié)果。 論文的一項重要工作是對計量圓光柵的光刻技術(shù)進(jìn)行了分析討論。首先對計量圓光柵的光刻技術(shù)進(jìn)行了綜述；針對接近式光刻法在微小距離下用平行光進(jìn)行光刻，會產(chǎn)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(yán)重影響光柵質(zhì)量的問題，提出了相移強(qiáng)度疊加光刻法

4、的原理，從理論上對該方法的可行性進(jìn)行了分析討論。在此基礎(chǔ)上設(shè)計研制了柱面式多透鏡光刻系統(tǒng)，并進(jìn)行了光刻實驗，給出了實驗結(jié)果；從零位光柵的設(shè)計原理出發(fā)，對增量式圓光柵零位柵線序列設(shè)計中的問題進(jìn)行了分析討論，提出了一種計算機(jī)零位柵線序列設(shè)計方案，大大減小了計算工作量及程序編制的復(fù)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(jìn)行了光刻實驗，給出了實驗結(jié)果；對用于圓光柵光刻的超微粒乳膠進(jìn)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(xué)傳遞函數(shù)、影響分辨力的因素、涂布工藝等進(jìn)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(zhuǎn)涂布方法，設(shè)計了一套超微粒乳膠涂布裝置，并給出了光刻實驗結(jié)果；對獲得圓光柵理想環(huán)形莫爾條紋的必要條件進(jìn)行了討論，在實驗的基礎(chǔ)上，提出了刻劃偏心量調(diào)試誤差應(yīng)控制的公差范圍為土1.5μm。 論文還對計量光柵信號質(zhì)量綜合評定的方法進(jìn)行了討論。在分析用諧波分析測定法綜合評定光柵信號質(zhì)量的

6、基礎(chǔ)上，應(yīng)用小波分析的方法來評定光柵信號的質(zhì)量，給出了小波分析的實驗結(jié)果；對計量圓光柵分度誤差的檢測系統(tǒng)和檢測方法進(jìn)行了研究，用重慶大學(xué)研制的QGK405型高精度光電圓刻線機(jī)，和高速大規(guī)模可編程邏輯器件XC4013E、功能強(qiáng)大的SST89C58單片機(jī)以及上位PC機(jī)，構(gòu)建了圓光柵分度誤差的準(zhǔn)確、快捷和實時檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)A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(jìn)行采集和處理、以及誤差的頻譜分析、自相關(guān)分析等，對一批計量圓