光學(xué)設(shè)備干什么用的

光學(xué)檢測儀器主要用于測量物體的尺寸、形狀、表面特征等參數(shù)。它的工作原理主要基于光學(xué)成像和光學(xué)傳感技術(shù)。這些設(shè)備通過高分辨率攝像頭捕捉被測物體的圖像，然后利用數(shù)字化處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析，從而得出精確的測量數(shù)據(jù)。二次元影像測量儀結(jié)合了**的光學(xué)系統(tǒng)、精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)和智能化軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、準(zhǔn)確的測量結(jié)果。中圖儀器的光學(xué)測量儀中如二次元影像測量儀，是這類設(shè)備的典型代表，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、機(jī)械工程、電子行業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，尤其在精密工程和質(zhì)量控制中發(fā)揮著重要作用。  

光學(xué)測頭平面度測量  

光學(xué)檢測儀器一個(gè)顯著優(yōu)勢是非接觸性測量，這意味著它可以在不接觸或損傷被測物體的情況下進(jìn)行精確測量，特別適用于脆弱或敏感材料的測量。此外高端的光學(xué)測量設(shè)備通常具有高速度、高精度、易用性和自動(dòng)化等特點(diǎn)，使其成為現(xiàn)代工業(yè)制造和科學(xué)研究中不可或缺的工具。  

光學(xué)檢測設(shè)備就是通過光學(xué)攝像技術(shù)和圖像運(yùn)算處理系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測分出良品與不良品的設(shè)備。  

光學(xué)檢測設(shè)備工作的原理是通過機(jī)器攝像頭將產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作，從而甄別出良品與不良品。  

光學(xué)檢測設(shè)備包括上料系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于精密五金、螺絲螺母、密封圈、電子元器件等產(chǎn)品的檢測  

利用干涉原理測量光程之差從而測定有關(guān)物理量的光學(xué)儀器。兩束相干光間光程差的任何變化會(huì)非常靈敏地導(dǎo)致干涉條紋的移動(dòng)，而某一束相干光的光程變化是由它所通過的幾何路程或介質(zhì)折射率的變化引起，所以通過干涉條紋的移動(dòng)變化可測量幾何長度或折射率的微小改變量，從而測得與此有關(guān)的其他物理量。測量精度決定于測量光程差的精度，干涉條紋每移動(dòng)一個(gè)條紋間距，光程差就改變一個(gè)波長（～10-7米），所以干涉儀是以光波波長為單位測量光程差的，其測量精度之高是任何其他測量方法所無法比擬的。  

根據(jù)光的干涉原理制成的一種儀器。將來自一個(gè)光源的兩個(gè)光束完全分并，各自經(jīng)過不同的光程，然后再經(jīng)過合并，可顯出干涉條紋。在光譜學(xué)中，應(yīng)用精確的邁克爾遜干涉儀或法布里-珀羅干涉儀，可以準(zhǔn)確而詳細(xì)地測定譜線的波長及其精細(xì)結(jié)構(gòu)。  

干涉儀分雙光束干涉儀和多光束干涉儀兩大類，前者有瑞利干涉儀、邁克耳孫干涉儀及其變型泰曼干涉儀、馬赫-秦特干涉儀等，后者有法布里-珀羅干涉儀等。干涉儀的應(yīng)用*為廣泛，主要有如下幾方面：  

①長度的精密測量。在雙光束干涉儀中，若介質(zhì)折射率均勻且保持恒定，則干涉條紋的移動(dòng)是由兩相干光幾何路程之差發(fā)生變化所造成，根據(jù)條紋的移動(dòng)數(shù)可進(jìn)行長度的精確比較或**測量。邁克耳孫干涉儀和法布里-珀羅干涉儀曾被用來以鎘紅譜線的波長表示國際米。  

②折射率的測定。兩光束的幾何路程保持不變，介質(zhì)折射率變化也可導(dǎo)致光程差的改變，從而引起條紋移動(dòng)。瑞利干涉儀就是通過條紋移動(dòng)來對(duì)折射率進(jìn)行相對(duì)測量的典型干涉儀。應(yīng)用于風(fēng)洞的馬赫-秦特干涉儀被用來對(duì)氣流折射率的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。  

③波長的測量。任何一個(gè)以波長為單位測量標(biāo)準(zhǔn)米尺的方法也就是以標(biāo)準(zhǔn)米尺為單位來測量波長的方法。以國際米為標(biāo)準(zhǔn)，利用干涉儀可精確測定光波波長。法布里-珀羅干涉儀（標(biāo)準(zhǔn)具）曾被用來確定波長的初*標(biāo)準(zhǔn)（鎘紅譜線波長）和幾個(gè)次*波長標(biāo)準(zhǔn)，從而通過比較法確定其他光譜線的波長。  

④檢驗(yàn)光學(xué)元件的質(zhì)量。泰曼干涉儀被普遍用來檢驗(yàn)平板、棱鏡和透鏡等光學(xué)元件的質(zhì)量。在泰曼干涉儀的一個(gè)光路中放置待檢查的平板或棱鏡，平板或棱鏡的折射率或幾何尺寸的任何不均勻性必將反映到干涉圖樣上。若在光路中放置透鏡，可根據(jù)干涉圖樣了解由透鏡造成的波面畸變，從而評(píng)估透鏡的波像差。  

⑤用作高分辨率光譜儀。法布里-珀羅干涉儀等多光束干涉儀具有很尖銳的干涉*大，因而有*高的光譜分辨率，常用作光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)分析。  

⑥歷史上的作用。19世紀(jì)的波動(dòng)論者認(rèn)為光波或電磁波必須在彈性介質(zhì)中才得以傳播，這種假想的彈性介質(zhì)稱為以太。人們做了一系列實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證以太的存在并探求其屬性。以干涉原理為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)*為精確，其中*有名的是菲佐實(shí)驗(yàn)和邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)。1851年，A.H.L.菲佐用特別設(shè)計(jì)的干涉儀做了關(guān)于運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中的光速的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)明運(yùn)動(dòng)介質(zhì)是否曳引以太。1887年，A.A.邁克耳孫和E.W.莫雷合作利用邁克耳孫干涉儀試圖檢測地球相對(duì)**靜止的以太的運(yùn)動(dòng)。對(duì)以太的研究為A.愛因斯坦的狹義相對(duì)論提供了佐證實(shí)驗(yàn)用邁克爾遜干涉儀測量激光波長一、目的：1、熟悉邁克爾遜干涉儀的主要結(jié)構(gòu)，掌握其調(diào)節(jié)方法。2、觀察等厚干涉、等傾干涉、非定域干涉的形成條件及條紋。二、儀器及用具:1、邁克爾遜干涉儀；2、He－Ne激光器；3、毛玻璃；4、透鏡；5、白光光源。三、邁克爾遜干涉儀：邁克爾遜干涉儀在光學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)量技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。例如：可用它測量光波的波長、微小長度、光源的相干長度，用相干性較好的光源可對(duì)較大的長度作精密長了測量，以及可用它來研究溫度、壓力對(duì)光傳播的影響等。隨著應(yīng)用的需要，邁克爾遜干涉儀有多種多樣的形式，其基本光路如圖2所示。圖中S為光源，G1、G2為平行平面玻璃板，G1稱為分束鏡，在它的一個(gè)表面鍍有半透半反射金屬膜A，G2稱為補(bǔ)償板。M1、M2為互相垂直的平面鏡。M1、M2與G1、G2均成角。表2干涉儀各部件名稱及作用序號(hào)部件名稱作用注意事項(xiàng)1底座調(diào)節(jié)螺釘（三個(gè)）調(diào)節(jié)儀器水平2鑄鐵底座承載體3精密絲杠（螺距為1mm）精密調(diào)節(jié)平面反射鏡M1的移動(dòng)精密絲杠如受損，儀器精度下降，甚至儀器報(bào)廢，使用中動(dòng)作要輕、慢。4機(jī)械臺(tái)面承載體5導(dǎo)軌承載平面反射鏡M1前后移動(dòng)6平面反射鏡M1（動(dòng)鏡）反射光線鏡面勿碰！7反射鏡調(diào)節(jié)螺釘（各三個(gè)）調(diào)節(jié)平面反射鏡的空間取向調(diào)整時(shí)動(dòng)作要輕、慢。8平面反射鏡M2（固定）反射光線鏡面勿碰！9分束鏡G1將一束光分解為二束分束鏡G1和布償板G2在光路中已嚴(yán)格校準(zhǔn)，勿碰！10布償板G2補(bǔ)償作用，保證二束光光程相等11讀數(shù)窗12齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)裝置操作時(shí)動(dòng)作要輕、慢。13手輪控制平面反射鏡M1的移動(dòng)轉(zhuǎn)1分格M1鏡平移mm14水平方向拉簧螺絲精細(xì)調(diào)節(jié)反射鏡M2在該方向的傾斜度調(diào)整時(shí)動(dòng)作要輕、慢。15微動(dòng)鼓輪精密控制平面反射鏡M1的移動(dòng)轉(zhuǎn)1分格M1鏡平移mm16垂直方向拉簧螺絲精細(xì)調(diào)節(jié)反射鏡M2在該方向的傾斜度調(diào)整時(shí)動(dòng)作要輕、慢。1.本實(shí)驗(yàn)室常用的WSM－200型邁克爾遜干涉儀的主要技術(shù)規(guī)格：a、動(dòng)鏡移動(dòng)范圍：200mm。b、動(dòng)鏡移動(dòng)的*小讀數(shù)0.0001mm。在讀數(shù)與測量時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：a、轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)鼓輪時(shí)，手輪隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，鼓輪并不隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在讀數(shù)前應(yīng)先調(diào)整零點(diǎn)，方法是：將微動(dòng)鼓輪沿某一方向（例如順時(shí)針方向）旋轉(zhuǎn)止零，然后以同方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使之對(duì)齊某刻度。這以后，在測量時(shí)只能仍以同方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪使M1鏡移動(dòng)，這樣才能使手輪與鼓輪二者讀數(shù)互相配合。b、為了使測量結(jié)果正確，必須避免引入空程，也就是說，在調(diào)整好零點(diǎn)以后，應(yīng)將鼓輪按原方向轉(zhuǎn)幾圈，直到干涉條紋開始移動(dòng)以后，才可開始讀數(shù)測量。c、圖2為了延長邁克爾遜干涉儀的使用壽命，以免反射鏡長時(shí)間受到形變壓力，實(shí)驗(yàn)完畢，需將反射鏡背面的三顆調(diào)節(jié)螺絲調(diào)至自然放松狀態(tài)。四、實(shí)驗(yàn)原理：1、邁克爾遜干涉儀的定域干涉現(xiàn)象：邁克爾遜干涉儀的光路如圖2所示，從準(zhǔn)單色光源S發(fā)出的光，被平行平面玻璃G1的半反射面A分成互相垂直的兩束光中的光束（1）和光束（2））。這兩束光分別由平面鏡M1、M2反射再經(jīng)由A形成互相平行的兩束光，*后通過凸透鏡L在其焦面上P點(diǎn)疊加。G2是一塊補(bǔ)償板，其材料的厚度與G1完全相同，且兩者嚴(yán)格平行放置。它的作用是補(bǔ)償光束（2）的光程。因?yàn)楣馐?）在色散材料G1中只通過一次，而光束（1）在G1中通過三次。只有在放入補(bǔ)償板后，當(dāng)M1與M2嚴(yán)格對(duì)稱于反射面A放置時(shí)，光束（1）與（2）對(duì)任何波長的光的光程差為零，因此在觀察白光干涉條紋時(shí)必須放上補(bǔ)償板，否則將看不到干涉條紋。設(shè)M2＇是M2在半反射面A中的虛象，顯然光線經(jīng)M2的反射到達(dá)P點(diǎn)的光程與它經(jīng)虛反射面M2＇反射到達(dá)P點(diǎn)的光程嚴(yán)格相等，故在焦面上觀察到的干涉條紋是由M1及M2＇之間的空氣層兩表面的反射光疊加所產(chǎn)生的。當(dāng)M1與M2嚴(yán)垂直時(shí)，也即M1平行于M2，就會(huì)在L的焦面上看到等傾干涉條紋，其形狀為一組同心圓，又若L的主光軸與鏡面M1垂直，則圓心在焦點(diǎn)F上。光束（1）與（2）在P點(diǎn)的光程差為（1）式中d為M1與M2＇間的空氣層厚度，i為射向P點(diǎn)的光束（1）與M1法線之間的夾角，干涉*次在圓心處（i=0）*高，若圓心處恰為一亮點(diǎn)，則該點(diǎn)的*次m與d之間的關(guān)系為（2）旋轉(zhuǎn)干涉儀上精密絲桿，可使M1沿平直導(dǎo)軌前后平移，當(dāng)d增大時(shí)，干涉環(huán)中心*次就會(huì)相應(yīng)增加，于是可觀察到干涉環(huán)逐個(gè)從中心冒出來，反之，當(dāng)d減小時(shí)，干涉環(huán)逐個(gè)向中心縮進(jìn)去，每變化1個(gè)條紋，（即干涉儀中心由亮→暗→亮或由暗→亮→暗）d就變化距離。由此可以精密地測量長度或光波波長。如果M1和M2＇靠的很近，且相互間有一個(gè)很小的楔角時(shí)，即可觀察到等厚干涉條紋，條紋定域在空氣層上（或在其附近），條紋形狀是一組平行于楔棱的直條紋。隨著M1與M2＇間距離增大，由于入射角的變化帶來影響，使條紋彎曲，并凸向楔棱一邊，觀察等厚條紋時(shí)，可直接用眼睛向空氣楔調(diào)焦，也可用凸透鏡將空氣楔成象在其共軛面上。2、邁克爾遜干涉儀的非定域干涉現(xiàn)象：近來由于用激光作光源，故亦可觀察到邁克爾遜干涉儀的非定域干涉現(xiàn)象，在圖3中，激光通過短焦距透鏡L，會(huì)聚成一個(gè)強(qiáng)度很高的點(diǎn)光源S，同時(shí)其發(fā)散角增大了許多倍，爾后入射到邁克爾遜干涉儀。A即為G1的半反射面（G1略去未畫出），S'是點(diǎn)光源S經(jīng)過半反射面所成的虛象，S1'是S'經(jīng)M1所成的虛象，S2'是S'經(jīng)M2＇所成的虛象。顯然S1'、S2'是一對(duì)相干光源，只要觀察屏放在兩點(diǎn)光源發(fā)出光波的重疊區(qū)域內(nèi)，都能看到干涉現(xiàn)象，故這種干涉稱為非定域干涉。觀察屏C上任一點(diǎn)P的光強(qiáng)取決于S1'和S2'至該點(diǎn)的光程差：由于光程差相同點(diǎn)的光強(qiáng)相同，故干涉條紋是一組旋轉(zhuǎn)雙曲面與觀察屏相交所形成的曲線，其旋轉(zhuǎn)軸就是S1'和S2'的連線。當(dāng)觀察屏C垂直于S1'S2'軸線時(shí)，即能看到一組明暗相間的同心圓干涉條紋，其圓心為S1'S2'軸線與屏的交點(diǎn)P0，P0處的光程差可以證明，屏上任意點(diǎn)的光程差（3）式中i為S1'射到P點(diǎn)的光線與M1法線之間的夾角。式（3）與定域情況的（1）式相同。當(dāng)M1與M2＇之間距離d連續(xù)改變時(shí)，同樣可以看到圓心處有條紋向外冒出（或縮進(jìn)）。故在屏C上將看到一組弧形條紋。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、觀察激光的非定域干涉現(xiàn)象；2、觀察定域干涉現(xiàn)象：a、等傾干涉；b、等厚干涉；五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、點(diǎn)亮He－Ne激光器，使激光穩(wěn)定出光半小時(shí)侯后再測量。觀察部分：2、使He－Ne激光束大致垂直于M2，在C處放一塊毛玻璃屏，即可看到兩排激光光斑，每排都有幾個(gè)光點(diǎn)，這是由于G1上與反射面相對(duì)的另一側(cè)面的平玻璃面上亦有部分反射的緣故。調(diào)節(jié)M2背面的三只螺絲，使兩排中兩個(gè)*亮的光斑大致重合，則M2＇與M1平行。3、用短焦距透鏡擴(kuò)展激光束，即能在屏上看到弧形條紋，再調(diào)節(jié)M2鏡座下的微調(diào)螺絲，可使M2＇與M1趨向嚴(yán)格平行，而弧形條紋逐漸轉(zhuǎn)化為圓條紋。4、另一種調(diào)節(jié)方法是：使細(xì)激光束穿過小孔光闌后，再照射到干涉儀的半反射鏡上。調(diào)節(jié)M1使反射回來的一排光斑中*亮點(diǎn)返回小孔光闌，即可使M2＇與M1平行。在弧形條紋變?yōu)閳A條紋的調(diào)整過程中，應(yīng)仔細(xì)考察條紋的變化情況，根據(jù)條紋形狀來判斷M2、M1間的相對(duì)傾斜，從而確定調(diào)節(jié)哪幾個(gè)螺絲，是放松還是擰緊等等。5、改變M2＇與M1之間的距離，根據(jù)條紋的形狀，寬度的變化情況，判斷d是變大還是變小，記錄條紋的變化情況。解釋條紋的粗細(xì)、密度和d的關(guān)系。6、把毛玻璃放在透鏡L的前面，使球面波經(jīng)過漫反射成為擴(kuò)展光源（面光源）必要時(shí)可加兩塊毛玻璃。用聚焦到無窮遠(yuǎn)的眼睛直接觀察可以看到的圓條紋。7、接著調(diào)節(jié)M2的微調(diào)螺絲，使眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，各圓條紋的大小不變，而僅僅是圓心隨眼睛的移動(dòng)而移動(dòng)，這時(shí)我們看到的就是定域干涉條紋現(xiàn)象中的等傾干涉條紋了。8、轉(zhuǎn)動(dòng)M1鏡傳動(dòng)系統(tǒng)使M1前后移動(dòng)，觀察條紋變化的規(guī)律（和非定域干涉要求相同）。9、移動(dòng)M1鏡使M1鏡與M2＇大致重合，調(diào)M2的微調(diào)螺絲，使M2＇與M1有一很小的夾角，視場中出現(xiàn)直線干涉條紋，干涉條紋的間距與夾角成反比，夾角太大，條紋變得很密，甚至觀察不到干涉條紋，這時(shí)我們看到的就是定域干涉現(xiàn)象中的等厚條紋了。取條紋的間距為1mm左右，移動(dòng)M1鏡，觀看干涉條紋從彎曲變直再變彎曲的過程。測量部分：10、調(diào)節(jié)出等傾干涉條紋后，從某一位置開始緩慢移動(dòng)M1鏡，改變d的大小，并對(duì)干涉條紋的變化進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)N≥500時(shí)，停止移動(dòng)記下干涉儀讀數(shù)窗口的示值△d，則He－Ne激光的波長即為，按上述步驟重復(fù)三次，計(jì)算He－Ne激光的波長。六、思考題：1、如果不用激光光源，從一開始就用鈉光，試擬定調(diào)出等傾干涉條紋的主要步驟