光学非接触式
光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用研究
光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用研究一、前言微结构表面形貌分析一直是一个重要的领域，该领域与工业、生产等行业息息相关。
在微结构表面形貌分析中，光学测量技术是一种重要的手段。
光学测量技术借助光线的传播、反射、折射等特性，通过对光线的测量，可以准确地获取微结构表面形貌数据，并进行可视化处理。
本文将讨论光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用，包括测量原理、实验设计及实验结果分析。
二、光学测量技术原理及分类光学测量技术是利用光的物理特性进行测量的技术方法，可以测量出物体的尺寸、形状等参数。
光学测量技术主要分为接触式和非接触式两种。
1. 接触式测量法接触式测量法是通过物理接触来测量物体的尺寸和形状。
接触式测量法主要应用于微小尺寸测量，例如测量微观构造中涂层的厚度和涂层形状等。
接触式光学测量法包括表面粗糙度测量、形貌测量和轮廓测量等。
2. 非接触式测量法非接触式测量法是不通过物理接触来测量物体的尺寸和形状，可以对大尺寸、复杂形状、高要求的物体进行测量和表征。
非接触式光学测量法主要包括像散技术、白光干涉技术、相移技术、激光干涉技术等。
三、光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用光学测量技术在微结构表面形貌分析中已经得到了广泛应用。
下面将分别就像散技术、白光干涉技术、相移技术、激光干涉技术等几种常见的非接触式光学测量技术，介绍其在微结构表面形貌分析中的应用情况。
1. 像散技术像散技术是通过在正交方向上旋转一个微透镜的意大利式显微镜，然后测量被测试物在不同方向上的消失对比。
这种技术可以在大范围内进行测量，具有量测简便、测量范围大、适应性好的优点。
目前，像散技术主要应用于晶格结构、粗糙表面的研究。
2. 白光干涉技术白光干涉技术利用光源发出的白色光经过衍射和反射的过程产生干涉光条纹。
通过分析干涉光条纹，可以获取测试物的形状信息。
白光干涉技术比起单色光干涉技术具有测量范围宽、对表面粗糙度的要求低等优点。
3. 相移技术相移技术是一种通过调整干涉光束间的相位差来实现形貌测量的技术。
非接触式位置传感器原理
非接触式位置传感器原理
非接触式位置传感器是一种能够测量物体位置的传感器，其原理主要基于利用不同的物理原理测量物体与传感器之间的距离。
以下是几种常见的非接触式位置传感器原理：
1. 光学原理：光学位置传感器使用激光或红外线等光源照射在物体上，并通过接收物体反射回来的光来测量物体距离传感器的距离。
光源和接收器之间的距离变化可以通过测量光的反射或散射来计算。
2. 声波原理：声波位置传感器使用超声波或声波等原理来测量物体与传感器之间的距离。
传感器发射声波信号并接收反射回来的声波信号，通过计算声波在空气中传播的时间来确定物体的位置。
3. 电磁感应原理：电磁感应位置传感器利用电磁感应现象来测量物体的位置。
传感器发射电磁信号并接收物体反馈的信号，通过测量电磁信号的变化来确定物体与传感器之间的距离。
4. 电容原理：电容位置传感器利用物体与传感器之间的电容变化来测量物体的位置。
传感器测量物体附近的电容变化，并通过计算电容变化来确定物体的位置。
这些非接触式位置传感器原理各有优劣，选择适合的传感器原理取决于具体的应用需求和物体特性。
光的应用-温泽光学非接触式高速测头
Ｘ射 线 源 ：加 速 电 压 — — 决 定 了逃
检 测 零 件 内 部 和 外 部 结 构 ，单 次 扫 描 即 逸 电子 的 动 能 ， 即 射 线 的 穿 透 能 力 ； 功 性 能 强 大 ；结 合 了 精 密 的 机 械 结 构 、 自 主 研 发 的 探 测 器 技 术 以 及 高 性 能 的 软 件 可获 得物体 的材 料与 几何信 息 ；可 以对 率 — — 决 定 了 逃 逸 电 子 的 数 量 ， 即 图 像
光 学 点 测 头 的 独 特 优 势 主 要 体 现
头 ， 彻 底 解 决 了 接 触 式 三 坐 标 测 量 机 采 在 ：适 用 于 任何 物 体 表 面 ；光 点 直径 小 ；
样 率 较 低 、 对 于 某 些 几 何 特 征 评 价 较 困 不 存 在 测 针 红 宝石 球 半 径 补 偿 问 题 ；允 许 难 、 测 针 易 引起 误 差 与 失 真 、整 体 模 型 与 物 体 表 面夹 角范 围 大 ；通 过 光 学 点 测 头
２ １年 第 ９ （ ００ 期 总第 １２期 ）ＭＯ Ｄ＆ＤＩ Ｒ Ｅ Ｔ 模 具 工程 １ ＵＬ ＥＰ ＯＪＣ
５ ５
５
模 块化设 计理念 ，
数—— 决 定了Ｃ Ｔ扫 描 结 果 的 图 像 细 节 ； 像 素 精 度 决 定 了 Ｃ 扫 描 结 果 的精 度 。 Ｔ
可 根 据 客 户 具 体 要
求 对 系 统 进 行 定 制
机 械结构 ：机械 精度决定 了Ｃ Ｔ扫描
（ 测 器 、 Ｘ 射 线 结 果 的 精 度 。 探
的几 何 特 征 等不 足 。
体 表 面上 点 的 三 维 坐 标 ，从 而 进 行 进 一 步
评价 。
非接触式指纹识别技术的研究与应用
非接触式指纹识别技术的研究与应用随着科技的不断发展，指纹识别技术越来越得到普及和应用。
而在指纹识别技术之中，非接触式指纹识别技术其应用范围更广，可谓是指纹识别技术的重要分支。
本文将探讨非接触式指纹识别技术的研究与应用。
一、非接触式指纹识别技术的原理目前，非接触式指纹识别技术主要分为电容式和光学式两种。
1.电容式指纹识别技术电容式指纹识别技术是通过靠近指纹表面的电荷感应器，感应由指纹表面的凹凸起伏所产生的电荷差异并显示于屏幕上，然后进行比对识别。
由于电容式指纹识别技术无需直接接触指纹，因此避免了因指纹表面油脂、汗水、污垢等而造成的影响，提高了识别的准确率。
2.光学式指纹识别技术光学式指纹识别技术是通过使用红外线、激光等光源以获取指纹图像，并将其与已存储的指纹信息进行比对识别。
光学式指纹识别技术与电容式指纹识别技术相比，其识别的速度较快，但其识别的准确率和鲁棒性相对较低。
以上是非接触式指纹识别技术的两种基本实现原理。
二、非接触式指纹识别技术的研究进展非接触式指纹识别技术的研究自20世纪80年代后期就开始了。
在最初的时候，由于计算机硬件和软件等方面条件的限制，使得非接触式指纹识别技术的研究和应用遇到了很大的困难。
但是，随着计算机技术的逐步提高和成熟，非接触式指纹识别技术也逐渐成为了一门独立的学科。
近年来，随着大数据和人工智能等领域的快速发展，非接触式指纹识别技术也获得了很大的发展。
例如，在电容式指纹识别技术方面，由于新的材料和技术的出现，其探头的尺寸已经小到可以达到纳米级别。
此外，智能手机、智能手表等智能终端对非接触式指纹识别技术的需求也在不断提升，这也推动了非接触式指纹识别技术的进一步研究和应用。
三、非接触式指纹识别技术的应用非接触式指纹识别技术在现实生活中的应用非常广泛。
除了智能手机、智能手表等智能终端之外，其在银行、公安、物流等领域也被广泛应用。
1.银行领域在银行领域中，非接触式指纹识别技术可以用于验证客户身份，并提高自动化柜员机的使用效率。
非接触式光学三维测量原理及应用
射法的光路原理 ． 并对 它们 的应 用现状进行 了简单介 绍。
【 关键词 】 非接 触； 激光三角法 ； 光栅投射 法 ； 光学测量
１ ． 引 言 三维测量技术在逆 向工程 、 ＣＡ Ｄ ／ Ｃ ＡＭ以及 医学工程等领域 ， 三维 测量技术 的应用 １ ３ 渐广泛 。传统接触式测量存 在很多不足 ， 如测 量时
（ … ２ ． １ ）
ｄ ｓ ｉ ｎａ
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整理可得 ：
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当ｄ 很小时 ， ｄ ｓ ｎ 舭
式２ ． ２可简化成
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． ｄ 。
正 弦分量 系数 ： ： ２
＝ Ｎ
，
△
ｎ△
在 实际测量 中 ｄ ’ 与 ｄ并非呈 线性关系 ． 只有在 微小位移测量 中 ，
近似认为ｄ ’ 与ｄ 呈 线性关系： ｄ ， ＿ 粤
２ ． ３ 提高精度 Biblioteka Ｌ８ Ｅ ， 廿 ・ ｄ 。
所 以 ， 由 上 式 得 ： 一 咖 ，
争 』 ？ ＝ 耋 ， △ ｃ ｓ 余 弦 分 量 系 数 ＝ ２ ｙ ， ｏ ＋ Ｔ ， ｆ （ ｔ ） ｃ ｏ ｓ ｎ ｗ Ｉ ｔ ＝ ２ 耋 ， △ ． ｃ ｏ ｓ △
非接触式测温仪表的工作原理
非接触式测温仪表的工作原理
非接触式测温仪表是一种常见的温度测量工具，其工作原理是基于热辐射原理。
热辐射是指物体由于温度而发出的电磁波，其波长和强度与物体的温度有关。
非接触式测温仪表通过测量物体发出的热辐射，来确定物体的温度。
具体来说，非接触式测温仪表通过一个光学系统将物体发出的热辐射转换为电信号，并通过内置的计算机处理这些信号，最终得出物体的温度值。
其中，光学系统通常采用红外光学系统，因为红外光不会被空气等物质吸收，能够准确地测量物体表面温度。
需要注意的是，非接触式测温仪表的测量范围和精度取决于其设计和使用条件，因此在使用时需要根据实际情况选择合适的仪表。
同时，在测量过程中也要注意避免干扰因素对测量结果的影响，比如周围温度、物体表面的涂层、反射等。
- 1 -。
非接触式测量-光学测量方法
非接触式测量-光学测量方法
达西定律，也称作牛顿第二定律，是经典力学中关于物体运动的
基本定律之一。
它表达了物体的加速度与作用于物体上的合力之间的
关系，可以用以下公式表示： F = ma。
在这个公式中，F代表物体所受合力的大小，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据达西定律，当作用于物体上的合力增大时，物体的加速度也会增大；当物体的质量增大时，物体的加速度会减小。
为了推导达西定律，我们需要从牛顿第一定律出发。
牛顿第一定律，也称作惯性定律，指出一个物体在受到合力作用时会发生加速度
变化，而在没有外力作用时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
假设我们有一个质量为m的物体，受到作用力F。
根据牛顿第一
定律，我们可以得出以下结论：如果物体处于静止状态，即加速度为0，那么合力F也必须为0。
如果物体处于匀速直线运动状态，即加速度为常数a，那么根据运动学公式，物体的速度v将随时间t线性增加，即
v = at。
根据上述结论，我们可以得出结论：物体在匀速直线运动状态时，所受合力F与物体的加速度a成正比，即F = ma。
这就是达西定律的
基本表达形式。
需要注意的是，达西定律是针对在理想条件下的物体运动而言的，忽略了一些因素，如空气阻力、摩擦力等。
在实际情况中，这些因素
会对物体的运动产生影响，需要进行更为复杂的分析和计算。
总而言之，达西定律是经典力学中的重要定律，描述了物体的加
速度与作用于物体上的合力之间的关系。
它为我们理解和分析物体运
动提供了基本的工具和原则。
光学三维测量技术
23-18
3
应用
3、医学图像三维表面重建：
现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊
断提供可靠的、完整的信息，因此，人体组织与
器官的三维成像技术在现代临床医学中起着越来
越重要的作用.
医生可以将重构出的器官图像进行旋转缩放等
操作，使医生能够更充分地了解病情的性质及其
周围组织的三维结构关系，从而帮助医生做出准
线照明
2D线探测器
1D扫描
面光源法
面照明
2D线探测器
不需要扫描
相位测量技术
序列编码技术
如：格雷（Gray） 如：相位测量轮廓术
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术
如：彩色多通道
编码实现相移
23-12
2
测量原理
23-13
2
测量原理
直射式三角法：激光器发出的光垂直入射到被测物体表面，
Scheimpflug 条件可表示为
地对待测物体进行测量。
23-04
1
概述
图
1
：
三
坐
标
测
量
机
23-05
1
概述
接触式测量
优势
物体三维形状测量
灵活性强
精度高且可靠
测量方便
非接触式测量
非接触式测量
微波技术
三角法
光波技术
干涉法
超声波技术
飞行时间法
23-06
1
概述
微波技术
非接触式测量
适合于大尺度三维测
量，爱里斑半径较大，
角度分辨率低。
光波技术
展示三维景像，模拟未知环境和模型）；
2、文物保护
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邮编：100086 Fax：010-51582312
NanoMap 500WLS 光学三维表面形貌仪 技术参数
◆放大倍数
物镜放大: 50x 20x 10x
5x
2.5x
数值孔径: 0.55 0.40 0.30 0.13 0.075
NanoMap 500WLS 三维表面形貌仪
（光学非接触式）
DLC 纳米薄膜磨痕 3D 轮廓
电镀厚镀层磨痕 3D 轮廓
钢球表面磨痕 3D 形貌
磨损体积的精确测量
美国 AEP Technology 公司主要从事半导体检测设备, MEMS 检测设备, 光学检测设备的生产制
造，是表面测量解决方案行业的领先供应者,专门致力于材料表面形貌测量与检测技术的研发。
系统配置
■ 测量部分
样品台：XY 方向上 150mm x 150mm 可控移动范围
Z 方向上 55mm 可控移动范围
360 度旋转手动可调
±4 度倾斜手动可调
直径 150mm 样品区域
观测系统，含 1024X1024 照相机，1536 x 1536 or 或
1920x 1920 选配。
干涉物镜，2.5X, 5X, 10X, 20X, 50X。
NanaMap 500WLS 光学非接触式三维表面形貌仪基于白光干涉测量法技术，所有测量都是非
破坏性和快速的。样件无须专门处理。由于采用独特的缝合技术，无论怎样的表面形态、粗糙
程度以及样品尺寸，一组 m×n 图像可以被缝合放大任何倍率，在高分辨率下创造一个大的视
场，并获得所有的被测参数。
全自动 XYZ 三维超高抛光光学样品台
数字变焦：0.5x, 1x, 2x
光源：双 LED 光源，高寿命绿光及白光。
MEMS 器件三维检测结果
■ 控制及数据处理系统
电脑主机，主流配置。液晶彩显 19 英寸（2 台）
SPIP 软件及输入附件
■ 抗震隔离系统
测量区域 (μm)
空间采样率 (μm):
光学分辨率 @ 550nm (μm): 工作距离 (mm):
266 x 266 0.14
0.49
3.4
532 x 532 0.28
0.69
4.7
1064 x
1064 0.55
0.92
7.4
2128 x 4256 x 2128 4256
1.1
2.2
2.12 3.67
测量轮廓台阶高度范围从小于 1nm 到高达 20mm
基于白光干涉的高精度定量共焦模式，自动调焦，垂直分辨率高达 0.001nm
相移干涉（PSI）和垂直扫面干涉（VSI）模式软件自动切换
高速扫描，无须制样，无须真空，金属非金属均可，快速直观，操作方便
先进的综合图象处理软件，致力于采集，分析，统计和可视化数据处理等
9.3 10.3
焦点深度
@550nm 1.16 2.19 3.89 20.72 62.25
(μm):
软件
最大表面斜
NanoMap 500WLS 包括完整版的 SPIP 分析软件，
度：
22.6 9.5
4.8
2.4
1.2
◆测量重复精度
提供了二维分析、三维分析、表面纹理分析、粗糙度
垂直分辨率：0.001nm
样品反射率：1% - 100%
谷值分析。基于傅立叶变换的空间过滤工具使得高 台阶高度重复性：0.1%或者 0.1nm1σ
通、低通、通频带和带阻能滤波器变的容易。多项式 ◆放大率变化
配置、数据配置、扫描、屏蔽和插值。交互缩放。X-Y
和线段剖面。三维线路、混合和固定绘图。用于阶越
高度测量的地区差异绘图。
分析、波度分析、PSD 分析、体积、角度计算、曲率
RMS 重复性：0.02nm
计算、模拟一维分析、数据输出、数据自动动态存储、
垂直方向上扫描速度：3.75 to 26um/sec 软件可控
自定义数据显示格式等。综合绘图软件可以采集、分
垂直方向上最大测量范围：20mm
析、处理和可视化数据。表面统计的计算包括峰值和