莫尔条纹测试技术讲解29页PPT
莫尔条纹
莫尔条纹机电科学与工程系电子信息工程莫尔条纹是十八世纪法国研究人员莫尔先生首先发现的一种光学现象。
所谓莫尔条纹，是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹。
数控方面的莫尔条纹是由光栅固定在机床活动部件上，读数头装在机床固定部件上，并且两者相互平行放置，在光源的照射下形成明暗相见的条纹。
莫尔条纹具有如下特点：变化规律，两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。
由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数，变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步；放大作用，在两光栅栅线夹角较小的情况下，莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系（θ的单位为rad，W的单位为mm），由于倾角很小，sinθ很小，则W=ω /θ，若ω＝0．01mm，θ＝0.01rad，则上式可得W＝1，即光栅放大了100倍；均化误差作用，由若干光栅条纹共用形成莫尔条纹，例如每毫米100线的光栅，10mm宽度的莫尔条纹就有1000条线纹，这样栅距之间的相邻误差就被平均化了消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。
莫尔条纹现象是由于信号取样频率接近感光器分辨率所致，通常解决方法用一个低通滤镜把高于感光器分辨率的信号挡住，其副作用就是降低成像分辨率。
因此在设计低通滤镜时设计师要在分辨率和莫尔条纹之间做一个妥协选择。
因为D70的CCD前面使用效果比较弱的低通滤镜，所以在提高成像分辨率也造成了莫尔条纹出现几率的增大，此现象也广泛出现于其他DSLR上。
根据莫尔条纹的形成原理制成了光栅尺位移传感器，其工作原理是，当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。
在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。
相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带。
光学测试课件第七章12节
光栅G的2 曲线族方程为：
xm
y
tan
m
P2
cos
xn nP1
（三）序数方程法
根据莫尔条纹亮条纹序数 N n 与 m 的G1、曲G线2 族方程联
立求解，可得：
YD
x y P1 sin N P1P2 P1 cos P2 P1 cos P2
(7 11)
这是截距不同的平行直线族的斜截式方程，
在图（b）中两光栅栅线有一个小的
夹角，其莫尔条纹方向几乎与栅线
方向垂直，称为横向莫尔条纹。
如果在观察时，光栅的相邻栅线对对人
（a）
眼的张角小于视网膜的分辨率，所观察
到的将仅仅是莫尔条纹，如图b所示。
（b）
（一）栅线遮光原理
01234n
图中，n、m分别表示两线光栅栅线
序数，N表示形成莫尔条纹亮条纹的 (a)
P1 cos P2
P1 cos P2 P1 P1 cos P2
P1 sin P1 cos P2
y N
xt P1
P1P2
P1 cos P2
(7 15)
显然，上式仍为斜截式直线族，其斜率不因G栅1 的平移而变
化，改变的仅是条纹的序数值，即 N N xt / P1
或者各序数条纹的X轴截距的变化量为 xt P2 /(P1 cos P2)
也是莫尔条纹的位置方程。
P2
B EC
公式表明，两等距线状光栅重叠所形成的
莫尔条纹也是一组平行等距的直线。 设莫尔条纹间距为W，方位角为 （设 为 正值），则莫尔条纹方程有可写为：
A
X
P1
x y tan NW / cos (7 12)
（三）序数方程法
式（7-12）与光栅 方程相似，其中
莫尔条纹测试技术
D E
C
X
A b)
θ
P W
a)
莫尔条纹的几何关系
莫尔条纹光学放大作用举例
有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与 指示光栅的夹角 =1.8，则： 分辨力 =栅距W =1mm/50=0.02mm=20m （由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的宽度是栅距的32倍： L ≈W/θ = 0.02mm/（1.8 *3.14/180 ） = 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 由于较大，因此可以用小面积的光电池“观察” 莫尔条纹光强的变化。
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莫尔条纹技术基础
②衍射原理 单纯利用几何光学原理，不可能说明许多在莫尔 测量技术中出现的现象。例如:
• 在使用相位光栅时，这种光栅处处透光，它对入射光波的
作用仅仅是对其相位进行调制，然而，利用相位光栅亦能 产生莫尔条纹，这就不可能用栅线的遮光作用予以说明。 • 当使用细节距光栅时，在普通照明条件下就很容易观察到 彩色衍射条纹。两块细节距光栅叠合形成的莫尔条纹中， 往往会出现暗弱的次级条纹，这些现象必须应用衍射原理 才能解释。 • 在莫尔测量技术中用到的光栅自成像现象也是无法用几何 光学原理解释的。
d L2
G2 B′ C′ a
和ΔBCL2 ∽ΔB′C′L2，故 BC：L1L2 = h1：（h1+l）, BC=Pl/a 于是 l Pl
h1 a d Pl a
h2
h1
l
Pl(l f ) h1 fd (l f ) P
投影莫尔法光学系统 与原理图示
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莫尔形貌（等高线）测试技术
•
•
因此
x' x d x' h l
【精编】传感器实验--莫尔条纹演示概述幻灯片
薪酬
薪酬设计原理
薪酬设计的原则
• 3E原则(内部公平、外部公平、个人价值 公平)
• 战略原则（将员工的期望和要求转化为 对员工薪酬激励）
• 竞争原则 • 激励原则 • 经济原则 • 合法原则
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薪酬 影响企业薪酬的因素有哪些
• 劳动绩效 • 职务或岗位 影响员工个人薪酬水平的因素 • 综合素质与技能 • 工作条件 • 年龄与工龄 • 态度
15
薪酬 广东省近三年工资调幅
级别
2008.4.1 2006.9.1 2004.12.1 同比04年 同比06年
一类（广州深圳） 860
780
684
25.73% 10.26%
二类（东莞中山） 770
690
574
34.15% 11.59%
三类（惠州） 670
600
494
35.63% 11.67%
四类（内市） 580
4 复杂工作：独立做出决定；监督他人的工作；人事主管、 需要接受高级的专业训练和丰富的经验。 技术主 管 29
薪酬
因素比较法(例)
因素 责任大小 所需技能 任务难度 工作环境 财务影响
工资率 100元
职位B
职位B
200 职位B 职位A 职位A 职位B
300 职位A
职位B 职位A
400
职位A
30
薪酬
忠告 高薪不一定能留住人才，但低薪一定不能留住人才
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薪酬 薪酬在HR管理中的作用与关系（案例）
（一）某公司的中层以上领导精英,都能诚信服 务于该公司,您知道该公司的总经理主要抓的 是哪三条“留人”措施?为什么是这三条?
1. 薪酬福利留人 2. 事业留人 3. 职务留人
莫尔条纹
长光栅光闸莫尔条纹
播放动画
圆弧莫尔条纹
播放动画 单击准备演示 播放中 ……
光闸莫尔条纹
播放中 播放动画 ……
环形莫尔条纹
播放中 播放动画 ……
单击准备演示
辐射形莫尔条纹
ห้องสมุดไป่ตู้
单击准备演示 播放动画
莫尔条纹动画设计
2004-4-15
莫尔条纹 是18世纪法国研究人员莫尔先 生首先发现的一种光学现象。从技术角 度上讲，莫尔条纹是两条线或两个物体 之间以恒定的角度和频率发生干涉的视 觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两 个物体时，只能看到干涉的花纹，这种 光学现象就是莫尔条纹。
长光栅莫尔条纹
播放动画
莫尔条纹测量位移五课件
随着医疗技术的不断发展，莫尔条纹位移测量技术在医疗器械、康复设
备等领域的应用逐渐增多，为医疗行业提供精准的位移测量解决方案。
未来展望
技术创新
未来莫尔条纹位移测量技术的发展将继续以技术创新为主 导，不断优化算法、提高测量精度和稳定性，以满足更多 领域的需求。
应用拓展
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，莫尔条纹位移测 量技术的应用将更加广泛，为各行业的发展提供有力支持 。
详细描述
大型设备如发电机、压缩机等在运行过程中会产生振动，如果振动位移超过允许范围， 将会影响设备的性能和安全性。莫尔条纹技术通过在设备表面设置传感器，实时监测设 备的振动位移，并将数据传输到控制系统进行分析和处理。通过及时调整设备运行参数
或采取其他措施，可以确保设备安全稳定运行。
案例三：精密测量中的位移测量
详细描述
在机械加工过程中，工件的位移变化直接影响到加工精度和产品质量。莫尔条纹技术通过将光束投射到工件表面 ，并观察光束形成的干涉条纹变化，能够高精度地测量工件的微小位移变化，从而及时调整加工参数，提高加工 精度和产品质量。
案例二：大型设备的振动位移测量
总结词
大型设备在运行过程中会产生振动，莫尔条纹技术可以用于实时监测设备的振动位移， 确保设备安全稳定运行。
误差来源
主要包括光栅或刻线尺的刻制误差、指示光栅的 匹配误差、温度变化引起的光栅或刻线尺伸缩误 差、机械振动和磨损等。
误差分析
通过对测量系统各环节的分析，确定误差来源和 大小，采取相应措施减小误差，提高测量精度。
CHAPTER
03
莫尔条纹位移测量实验
实验设备与材料
莫尔条纹测量仪
用于观察和测量莫尔条纹现象。
测量原理
莫尔条纹技术
物体上的光强分布为
I1
=
I0
1
2
+
1 2
g[2πlx
/(h
+
l)P]
cosφ
φ 为入射光与表面法线间夹角
由于
(x0 − x) : h = (d − x) : (h + l)
可求出变形光栅返回并透过光栅平面后的透射率分布函数
I2
=
l0
cosφ
4
1 +
g
2π
P
hd + lx + g 2π
h+l P
可实现 1 长度计量 2 长度定位控制 3 角度计量 4 角度定位控制 5 运动比较仪 传动链检查仪 6 物体等高线测定 7 应变测定 8 相位测定 等
用莫尔条纹原理实现的线位移测量系统 光栅尺
用莫尔条纹原理实现的角位移测量系统 光栅编码器
二 序数方程原理 两光栅交点由栅线序数 N M组成 KMN
三 测量系统
三坐标测量机的测量系统的主要部件是测头和标准器 三坐标测量机的精度与工作效率和测头密切相关 没有先进的 测头 就无法发挥测量机的功能 三坐标测头可视为一种传感 器 只是其种类 结构原理 性能较一般的传感器复杂得多 大致可归纳为以下几类
(1)机械接触式测头(硬测头) 包括圆锥形 圆柱形和球形测头 回转式半圆和回转式1/4 柱面测头 盘形测头 凹圆锥测头 点测头 V形块测头及直角 测头等 (2)光学非接触测头 光学非接触测头对于测量软的 薄的 脆性的工件及光学刻 线非常方便 尤其对限定不能用机械测头与电测头的工件 只 能采用光学非接触测头 它不仅可作二坐标测量用 也能用作 三坐标的测量 适合于测量不规则空间型面(涡轮叶片 软质表 面等)
莫尔条纹现象与应用
莫尔条纹现象与应用一、莫尔条纹现象的定义与原因莫尔条纹是一种由于光的干涉引起的光学现象，被广泛应用于光学研究、材料分析和光学仪器中。
它是由于入射光波与被测物体表面反射光波叠加产生的干涉效应所形成的明暗交替的条纹图案。
莫尔条纹的形成原理是基于反射光的相位差引起的干涉现象。
当光波从一个介质（如空气）射入到另一个介质（如透明薄膜或材料表面）时，由于介质密度的差异，光波会发生折射或反射。
当入射光与反射光经过叠加形成干涉时，会在观察者的视野中出现明暗相间的条纹图案，即莫尔条纹。
二、莫尔条纹的应用1. 表面形貌分析：莫尔条纹可用于表面形貌的分析和测量。
通过观察莫尔条纹的形态和变化，可以推断出被测表面的形状、平整度和微小的凹凸等。
这在材料科学和工程中具有重要的应用，如材料加工的质量检测和表面光学元件的制备等。
2. 光学材料的研究：莫尔条纹经常被用于研究光学材料的厚度和折射率等性质。
通过测量莫尔条纹的间距或变化，可以计算出材料的厚度或折射率，并用于材料的性能评估和选择。
3. 光学仪器的检测与校准：莫尔条纹可以用作光学仪器（如干涉仪、显微镜等）的检测与校准工具。
通过观察莫尔条纹的形态和亮度变化，可以判断光学仪器的性能是否正常，同时也可以进行仪器的校准和调整。
4. 光学薄膜的制备与分析：莫尔条纹在光学薄膜制备中具有重要的应用。
通过观察和分析莫尔条纹的特征，可以评估和优化光学薄膜的制备过程，以达到所需的光学性能，如抗反射、滤波和分光等。
总结：莫尔条纹现象是由光的干涉引起的光学现象，其应用广泛涵盖表面形貌分析、光学材料研究、光学仪器的检测与校准以及光学薄膜的制备与分析等领域。
莫尔条纹的形态和变化为我们提供了了解和探究材料和光学现象的重要工具，对推动光学科学与技术的发展具有重要作用。
莫尔条纹测量金属线膨胀系数
莫尔条纹测量金属线膨胀系数以莫尔条纹测量金属线膨胀系数为题，本文将介绍莫尔条纹的原理及其在测量金属线膨胀系数中的应用。
一、引言金属线在受热或受力作用下会发生膨胀，而膨胀系数是描述金属线膨胀程度的物理量。
莫尔条纹是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法，其原理基于光的干涉现象。
二、莫尔条纹的原理莫尔条纹是由于两个光源通过同一透明介质照射到金属表面上产生的干涉现象。
当光线从空气经过介质照射到金属表面上时，会发生反射和折射。
在金属表面上形成的干涉条纹可以用来观察金属表面的形变情况，从而间接测量金属线的膨胀系数。
三、莫尔条纹的测量方法1. 实验装置准备：将光源照射到透明介质上，使光线通过介质射到金属表面。
透明介质可以是玻璃或者水，光源可以是激光或者白炽灯。
2. 观察干涉条纹：在金属表面上观察干涉条纹的变化情况。
当金属受热或受力导致膨胀时，干涉条纹会发生位移或形状变化。
3. 计算膨胀系数：根据莫尔条纹的变化情况，可以通过计算位移或形状变化来得到金属线的膨胀系数。
1. 非接触式测量：莫尔条纹测量金属线膨胀系数不需要触碰金属线，可以避免对金属线产生干扰，提高测量的准确性。
2. 高精度测量：莫尔条纹测量方法可以达到亚微米级的精度，可以满足对金属线膨胀系数高精度要求的实际应用。
3. 快速测量：莫尔条纹测量方法可以实时观察金属线的变化情况，可以快速得到金属线的膨胀系数。
五、莫尔条纹测量金属线膨胀系数的应用1. 工程材料研究：莫尔条纹测量方法可以用来研究不同材料的线膨胀系数，从而评估材料的热膨胀性能。
2. 热力学研究：莫尔条纹测量方法可以用来研究金属线在不同温度下的膨胀系数，为热力学研究提供基础数据。
3. 工程应用：莫尔条纹测量方法可以用于工程实际中的温度补偿、热应力分析等领域，提高工程设计的准确性和可靠性。
六、总结莫尔条纹是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法，其原理基于光的干涉现象。
通过观察莫尔条纹的变化情况，可以间接测量金属线的膨胀系数。
莫尔技术
图 4-3 径向圆光栅产生的莫尔条纹
(4-13)
《近代光学测试技术》讲义 x2 + y2 − 2e y − e2 = 0 tg ( Kδ )
(4-14)
可见，莫尔条纹是由一族圆心位于光栅副圆心连线的垂直方 向上的圆组成，横向或纵向莫尔条纹的的方向与偏心方向平 行，且横向莫尔条纹的宽度可由下式表示： 2e w横 = y k − y k +1 = (4-15) k (k + 1)δ 2） 、切向光栅 切向光栅刻线的延长线都相切于半径为 r 的一个小基圆， 该基圆的中心即为圆光栅的中心，如图 4-4 所示。设两反向 相切圆光栅的基圆中心相距 2e， 切向光栅刻线方程可以写为：
三、 扫描莫尔法
无论是阴影莫尔法，还是投影莫尔法，单从莫尔等高线 无法判断被测表面的凸凹。这就增加了测量的不确定性。为 了使莫尔法能进行三维面形的自动测量，必须解决凸凹判断 问题。 方法一：使光栅离开物体，如果条纹向内收缩，且条纹 数减小，表明此处物表面是凸的，反之则是凹的。 方法二：对于阴影莫尔法，可以通过移动光源来判断： 如果光源移离接收器（d 增加） ，条纹向外扩张，且条纹数增 加，则是凸的，反之是凹的。 在投影莫尔法中，让一块基准光栅 G1 或 G2 沿垂直于栅 线方向作微小移动，根据莫尔条纹同步移动的方向，可以确 定表面的凸凹。 如果类似于投影莫尔法，但在成像系统中不是用第二块 基准光栅光栅去观察，而是像电视扫描一样用电子扫描的方 法形成观察的基准光栅，则这种方法就称为扫描莫尔法。 实际上，代替第二块基准光栅的扫描线可以通过计算机图像 处理系统加入。这就意味着只要用图像系统获取一幅变形光 栅像，就可以通过计算机产生光栅的方法产生莫尔条纹。由 于计算机产生光栅的周期和光栅的移动都很容易改变， 所以， 扫描莫尔法可以实现三维表面的自动测量。