Разработка математических моделей и исследование алгоритмов измерений линейных и угловых величин дифракционным методом

• Автор: Линьков, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 183 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава I Дифракционные методы контроля геометрических параметров и пространственного положения объектов

1.1 Технические применения явления дифракции света

1.2 Современные дифракционные методы измерений

1.2.1 Измерение параметров цилиндров дифракционным методом

1.2.2 Измерение площади и определение формы отверстий

1.2.3 Измерение толщины покрытий

1.2.4 Измерение показателя преломления

1.2.5 Общее заключение по применению явления дифракции в измерительных методиках

1.3 Обобщенная схема дифракционных методов измерений
1.4 Классификация дифракционных методов измерений
1.4.1 Классификация по способу регистрации
1.4.2 Классификация по типу объекта, на котором происходит дифракция
1.4.3 Классификация по области применения
1.5 Выводы по главе
Г лава П Представление дифракционного метода контроля с позиций теории систем и интегральных преобразований в оптике..
2.1 Дифракционный метод асимметрии
2.2 Анализ распределения света за фазовым корректирующим устройством (ФКУ)

2.3 Функция светового возмущения в окрестности точек инверсии фазы частотного спектра контролируемого объекта
2.3.1 Анализ первичной дифракционной картины в плоскости фильтра..
2.3.2 Анализ вторичной дифракционной картины в плоскости регистрации
2.3.3 Анализ свертки по координате £
2.3.4 Переход к интенсивности по координате ф
2.3.5 Анализ свертки по координате г]
2.3.6 Переход к интенсивности по координате г]
2.4 Выводы по главе
Глава Ш. Теоретическое исследование дифракционного метода асимметрии. Анализ поля - амплитуда, интенсивность
3.1 Параметры исследования
3.2 Исследование дифракционного распределения в зависимости от размера второй щели - 2Ь
3.3 Исследование дифракционного распределения в зависимости от расстояния между плоскостями диафрагм - г
3.4 Исследование дифракционного распределения в зависимости от е - смещения спектра Т относит ельно щелевой апертуры вторичной диафрагмы
3.5 Обобщенный анализ по параметрам
3.6 Методы исследования
3.6.1 Разработка математической модели (ММ) для расчета и анализа светового распределения за второй диафрагмой (ММ № 1)
3.6.3 Численные примеры работы ММ №
3.6.4 Зависимость точностных характеристик метода от размера второй щели (2Ь). общий случай
3.7 Выводы по главе
Глава IV. Экспериментальные исследования
4.1 Методика экспериментальных исследований соответствия общей картины дифракционного распределения в плоскости регистрации теоретическому распределению интенсивности света
4.2 Методика экспериментальных исследований соответствия чувствительности и линейного диапазона измерений теоретическому расчету
4.2.1 Обоснование выбора параметров экспериментальной установки
4.2.2 Схема включения позиционно-чувствительного фотодиода ФД-19-КК
4.2.3 Габаритный, точностной расчеты
4.2.4 Энергетический расчет, ММ №
4.2.5 Практические результаты
4.3 Выводы по главе
Г лава V Инженерная методика расчета дифракционного автоколлиматора (ДАК)
Введение
5.1 Описание принципа действия ДАК. Аналитическая постановка задачи
5.2 Математическая модель ДАК (ММ № 3)
5.3 Техническое задание (ТЗ) на проектирование ДАК
5.4 Габарнтный расчет
5.5 Выбор источника излучения
5.6 Энергетический расчет, выбор приёмника излучения
5.7 Точностной расчет
5.8 Сборка и юстировка прибора
5.9 Сравнение с существующими аналогами
5. 10 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложени еЗ
Приложение
Приложение
Введение

В настоящее время широкое применение находит математическое моделирование различных процессов и устройств в целях создания методик их расчета и анализа работы. Бурный рост этого направления обусловлен широкой доступностью средств моделирования, таких, как персональные компьютеры, сред визуального и объектно-ориентированного программирования, а также сред математических расчетов, специально адаптированных для инженеров и научных работников.
Перспективность такого подхода к решению указанных задач оправдана возможностью расчета необходимых параметров исследуемых процессов или устройств, математического моделирования их работы и, в конечном итоге, создания методик их расчета, отвечающих требуемым точностным характеристикам, без проведения физических экспериментов, что оправдано с экономической точки зрения.
Не составляют исключения и дифракционные методы измерений. Объектом математического моделирования в них могут служить оптические системы обработки измерительной информации.
Данные методы используют в своем принципе действия явление дифракции лазерного излучения на контролируемых объектах с последующим анализом светового распределения в дифракционных картинах. Как правило, анализируется распределение интенсивности. При этом в основу принципа действия этих методов положены измерение угловых или линейных расстояний между дифракционными экстремумами или определение интенсивности дифракционной картины в фиксированных точках.
Основная сложность реализации методов состоит в малой чувствительности в точках экстремумов распределения интенсивности излучения, так как чувствительность в этих местах близка к нулю. Для широкого класса объектов, точки минимумов в распределении

Обзор литературы показал, что наиболее часто используются измерительные дифракционные методы, попадающие во вторую группу.
1.4.2 Классификация по типу объекта, на котором происходит
дифракция.
Не смотря, на то, что в первом приближении дифракционные картины от щели и непрозрачного препятствия выглядят одинаково, все-таки в технической литературе авторы различают приборы для контроля волокна и приборы для контроля щелей, также классификация расширятся за счет того, что объекты можно классифицировать, как одномерные, множества, двумерные [52].