新型表面形貌測量儀器

內(nèi)容概要

全書首先系統(tǒng)地對表面形貌測量儀器的發(fā)展進(jìn)行了綜述，然后從原理、結(jié)構(gòu)、信號處理、軟件設(shè)計(jì)等方面論述了基于微恒力位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)、基于激光聚焦伺服式傳感器的輪廓儀、基于激光干涉測量的輪廓儀等三種表面形貌測量儀器，最后論述了表面形貌測量儀器的關(guān)鍵部件——運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)。全書力求具有創(chuàng)新性、實(shí)用性和先進(jìn)性。    本書可作為高等院校測控技術(shù)及儀器專業(yè)本科生、儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究生及教師的參考書，亦可供工礦企業(yè)從事儀器開發(fā)、管理的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

序前言1  概論  1.1  表面形貌及其意義  1.2  表面測量技術(shù)發(fā)展概況    1.2.1  接觸式測量方法    1.2.2  光學(xué)測量方法    1.2.3  非光學(xué)式掃描顯微鏡方法    1.2.4  各種測量方法的比較  參考文獻(xiàn)2  基于微恒力位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)  2.1  微恒力位移傳感器的整體設(shè)計(jì)    2.1.1  電感傳感器存在的問題    2.1.2  微恒力位移傳感器的結(jié)構(gòu)    2.1.3  信號處理電路    2.1.4  量程的擴(kuò)大    2.1.5  數(shù)字濾波  2.2  傳感器的力控制機(jī)構(gòu)    2.2.1  音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    2.2.2  音圈電機(jī)模型的建立    2.2.3  音圈電機(jī)的特征參數(shù)及性能分析  2.3  測量力的控制    2.3.1  傳感器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力分析    2.3.2  穩(wěn)態(tài)誤差分析    2.3.3  穩(wěn)定性分析    2.3.4  PID校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)  2.4  微恒力傳感器的動(dòng)態(tài)特性及其測試、控制    2.4.1  系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測試與辨識(shí)方法    2.4.2  傳感器的數(shù)字仿真  2.5  基于微恒力傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)    2.5.1  形貌測量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)    2.5.2  LSTM系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    2.5.3  LSTM系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)  2.6  系統(tǒng)誤差分析、精度驗(yàn)證和應(yīng)用    2.6.1  系統(tǒng)誤差分析    2.6.2  音圈電機(jī)的測試    2.6.3  精度驗(yàn)證    2.6.4  量程驗(yàn)證    2.6.5  應(yīng)用  2.7  線切割音圈電機(jī)特性測試    2.7.1  電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析    2.7.2  靜動(dòng)態(tài)特性測試  2.8  電感傳感器信號的直接數(shù)字化處理    2.8.1  電感傳感器等效電路與理論輸出信號    2.8.2  傳感器幅位移與相位移數(shù)值曲線與分析    2.8.3  橢圓擬合相位與幅值方法    2.8.4  實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果分析  參考文獻(xiàn)3  激光聚焦伺服式輪廓儀  3.1  激光聚焦伺服式輪廓儀的基本原理    3.1.1  聚焦探測法的基本原理    3.1.2  傅科刀口法檢測原理及其改進(jìn)    3.1.3  激光聚焦伺服式位移傳感器的整體設(shè)計(jì)  3.2  聚焦檢測光路的設(shè)計(jì)與成像分析    3.2.1  半導(dǎo)體激光器及其自動(dòng)功率控制電路    3.2.2  激光束的準(zhǔn)直和整形    3.2.3  光學(xué)隔離器    3.2.4  聚焦物鏡    3.2.5  分束棱鏡    3.2.6  光路成像分析    3.2.7  聚焦檢測信號模型分析  3.3  聚焦伺服信號及檢測    3.3.1  聚焦誤差信號檢測    3.3.2  信號處理    3.3.3  聚焦誤差S曲線    3.3.4  聚焦伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)    3.3.5  功率驅(qū)動(dòng)電路  3.4  聚焦誤差信號的改進(jìn)    3.4.1  不同材料改善S曲線與陡坑測量范圍分析    3.4.2  快速焦點(diǎn)跟蹤方法與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果  參考文獻(xiàn)4  大量程杠桿式激光干涉測量儀  4.1  儀器整體結(jié)構(gòu)和工作流程    4.1.1  儀器的整體結(jié)構(gòu)      4.1.2  儀器工作流程  4.2  測量系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)    4.2.1  干涉測量原理    4.2.2  干涉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  4.3  影響干涉條紋間隔寬度的因素分析  4.4  光源的選擇與光學(xué)元件的要求  4.5  干涉測量儀的非線性分析    4.5.1  干涉測量儀測量數(shù)學(xué)模型    4.5.2  實(shí)驗(yàn)測量分析  4.6  干涉條紋的光電接收與處理方法    4.6.1  滿足條紋計(jì)數(shù)的光電轉(zhuǎn)換李薩如信號分析    4.6.2  橢圓信號的采集擬合、校正與補(bǔ)償    4.6.3  獲取條紋光電轉(zhuǎn)換信號的方法    4.6.4  光電接收信噪比分析    4.6.5  線陣CCD干涉條紋的處理研究  4.7  干涉條紋光電信號轉(zhuǎn)換電路    4.7.1  條紋光電信號硬件四細(xì)分處理    4.7.2  條紋的單片機(jī)計(jì)數(shù)方法    4.7.3  單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信    4.7.4  光電信號的A／D轉(zhuǎn)換    4.8  高信噪比下提高干涉條紋光電接收頻響范圍的方法    4.8.1  無偏壓干涉條紋的光電轉(zhuǎn)換分析      4.8.2  兩路光電差分信號的計(jì)算    4.8.3  無偏壓光電轉(zhuǎn)換信號幅值與頻率的關(guān)系    4.8.4  交直流混合放大電路的設(shè)計(jì)與分析    4.8.5  光電轉(zhuǎn)換信號的交直流混合放大輸出  參考文獻(xiàn)5  基于正交衍射光柵的表面形貌測量儀器二維工作臺(tái)  5.1  工作臺(tái)概述    5.1.1  常用位移計(jì)量方法綜述    5.1.2  世界各國測量機(jī)及應(yīng)用二維平臺(tái)      5.1.3  二維位移工作臺(tái)存在的主要問題  5.2  平面正交衍射光柵計(jì)量方法的研究    5.2.1  平面正交衍射光柵向量普適表達(dá)方程式    5.2.2  正交衍射光柵的測量原理    5.2.3  直角棱鏡放置位置的設(shè)計(jì)    5.2.4  衍射光束方向、位置與光柵偏轉(zhuǎn)、平移關(guān)系的理論建模    5.2.5  衍射光束干涉條紋圖的仿真    5.2.6  測量誤差的分析    5.3  共運(yùn)動(dòng)基面與共計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)    5.3.1  工作臺(tái)整體結(jié)構(gòu)      5.3.2  共運(yùn)動(dòng)基面與工作臺(tái)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)    5.3.3  粗動(dòng)工作臺(tái)偏擺運(yùn)動(dòng)誤差的計(jì)算      5.3.4  微定位工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及靜力學(xué)分析      5.3.5  工作臺(tái)定位驅(qū)動(dòng)      5.3.6  共計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器工作臺(tái)結(jié)構(gòu)  5.4  驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能分析及虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用    5.4.1  驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    5.4.2  工作臺(tái)動(dòng)態(tài)特性與穩(wěn)定性分析    5.4.3  平面光柵與雙頻激光兩測量系統(tǒng)測量結(jié)果的比對與分析    5.4.4  虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)

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