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光谱共焦传感器

来源: 发布时间:2024年03月25日

共焦位移传感器是利用共焦原理和轴向色像差现象对测量对象的位移进行测量的光学测量装置,共焦原理是指将从形成光源的像的成像面上接收到的光以缩小光圈的方式形成为反射光,轴向色像差现象是在光源的像中发生光轴方向上的颜色漂移的现象。共焦位移传感器由作为点光源的使从光源出射的光出射的销孔、在经由销孔出射的检测光中引起轴向色像差并朝向测量对象会聚该检测光的光学构件、以及使来自测量对象的反射光光谱分散并产生受光信号的分光器构成。作为检测光,使用具有多个波长的光。在经由光学构件照射到测量对象的检测光中,销孔允许具有在聚焦于测量对象的同时被反射的波长的检测光穿过。根据轴向色像差,各波长的成像面的位置不同。因此,通过使穿过销孔的检测光的波长特定来计算测量对象的位移。光谱共焦技术可以实现对样品内部结构的观察和分析;光谱共焦传感器

光谱共焦传感器通过使用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面上来工作。透镜的排列方式是通过控制色差(像差)将白光分散成单色光。每个波长都有一定的偏差(特定距离)进行工厂校准。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长才能用于测量。经过共焦孔径从目标表面反射回来的光进入光谱仪进行检测和处理。在整个传感器的测量范围内,实现了一个非常小的、恒定的光斑尺寸,通常小于10微米。微型径向和轴向共焦版本可用于测量钻孔或钻孔内壁面,以及测量窄孔、小间隙和空腔。高性能光谱共焦找哪家光谱共焦技术具有轴向按层分析功能;

在共焦位移传感器中,能够使在头单元与控制装置之间传送投光用的光的光纤的端面具有共焦光学系统的销孔的功能。由于使用受光波形和位移的测量值来控制显示部的显示,所以在设置头单元时,能够根据显示部的显示来容易地辨识头单元是否被适当地设置。由于在控制装置侧控制显示部的显示,所以能够防止头单元的构造复杂化。此外,由于使用控制装置的操作状态来控制显示部的显示,所以能够在头单元的设置位置附近容易地辨识控制装置是否正常操作。

本文通过对比测试方法,考核了基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度。图5(a)比较了原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪测量曲线,二者低阶轮廓整体相似性高,但在靶丸赤道附近的高频段轮廓测量上存在一定的偏差。此外,白光共焦光谱的信噪比也相对较低,只适合测量靶丸表面低阶的轮廓误差。图5(b)比较了原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线,发现两种方法在模数低于100的功率谱范围内测量结果一致性较好,但当模数大于100时,白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据,这反映了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于共焦光谱检测数据受多种因素影响,高频随机噪声可达100nm左右。它能够提高研究和制造的精度和效率,为科学研究和工业生产提供了有力的技术支持。

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光谱共焦位移传感器可以实现对不同材料的位移测量,包括金属、陶瓷、塑料等;光谱共焦传感器

因为共焦测量方法具有高精度的三维成像能力,所以它已被用于表面轮廓和三维结构的精密测量。本文分析了白光共焦光谱的基本原理,建立了透明靶丸内表面圆周轮廓测量校准模型,并基于白光共焦光谱和精密旋转轴系,开发了透明靶丸内、外表面圆周轮廓的纳米级精度测量系统和靶丸圆心精密位置确定方法。使用白光共焦光谱测量靶丸壳层内表面轮廓数据时,其测量精度受到多个因素的影响,如白光共焦光谱传感器光线的入射角、靶丸壳层厚度、壳层材料折射率和靶丸内外表面轮廓的直接测量数据。光谱共焦传感器

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