GB/T 33523.604-2022 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第604部分:非接触(相干扫描干涉)式仪器的标称特性.pdf

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GB/T 33523.604-2022 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第604部分:非接触(相干扫描干涉)式仪器的标称特性.pdf

表面膜surfacefilm 沉积在光学性质与其不同的另一表面上的材料。 注:这个概念也可称为“表面层”。 3.4.2 薄膜thinfilm 厚度较薄的膜,通过光学测量系统难以区分开其上下表面。 注:对于某些具有特殊性能和算法的测量系统,可得到薄膜的厚度。 3.4.3 厚膜thickfilm 厚度较厚的膜,通过光学测量系统能容易地区分其上下表面 3.4.4 光学光滑表面opticallysmoothsurface 反射光主要源自镜面反射且散射光不显著的表面。 注1:光学光滑表面在局部范围内像一面镜子。 注2:在某些条件下(例如波长范围、数值孔径、像素分辨率等)具有光 生变化时可能变为光学粗糙表面。

光学粗糙表面opticallyroughsurface

与光学光滑表面不同充电站土建电气安装施工方案.docx,即散射光显著的表面。 注:在某些条件下(例如波长范围、数值孔径、像素分辨率等)具有光学粗糙特性的表面在一个或多个特定条件发生 变化时可能变为光学平滑表面。

相干扫描干涉术coherencescanninginterferometry;CSI 表面形貌测量方法,它通过对光程扫描过程产生的干涉条纹的定位分析来确定表面形貌。 注1:CSI包括但不限于使用宽带光谱的可见光源(白光)来实现干涉条纹定位的仪器。 注2:CSI可单独采用条纹定位或结合干涉相位解算,具体取决于表面类型、期望的表面形貌重复性和软件能力 注3:表3汇总了部分符合上述定义的相关术语。

表3CSI的常规术语汇总

光程opticalpathlength 光束行进的物理距离乘以透射介质的折射率。 注:双光束干涉仪中的光程差是参考光路和测量光路之间光程长度的差值 相干扫描干涉信号coherence scanninginterferometrysignal CSI信号CSIsignal 根据扫描位置记录的单像点或单一相机像素的强度数据。 注:见图3和A.1.

图3典型的CSI信号

干涉条纹interferencefringes CSI信号中的快速调制部分,与干涉效应有关,由CSI扫描期间光程变化产生。 见图3。 注1:干涉条纹近似为关于扫描位置的正弦曲线。 注2:干涉条纹峰值之间的距离对应约为光源(3.3.1)有效平均波长的一半的扫描位置差。 3.5.5 干涉相位interferencephase 用于近似干涉条纹波形的正弦函数的幅角。 注:一个完整的条纹变化或周期对应于2π的相位变化。 3.5.6 幅度调制amplitudemodulation 峰谷值或等效的CSI信号测量值。 见图3。 注1:幅度调制主要取决于光源的辐射亮度、相机灵敏度以及物体表面与参考镜的反射率。 注2:幅度调制通常也称为“信号强度”。 3.5.7 调制包络modulationenvelope 随扫描位置变化的CSI信号的幅度调制的总体变化。 注1:调制包络(图3)并没有一个严格的定义。其量化的形状与计算方法密切相关。 注2:调制包络与条纹定位的概念密切相关,而条纹定位是CSI信号的基本特征。 注3:调制包络是由有限的光学相干性导致的,来源于宽带光源(白光)、空间扩展光源或两者的结合。 3.5.8 分析模式analysismode 信号处理选项signalprocessingoption 用来确定软件是单独使用调制包络或是结合包络和干涉条纹相位来测量表面高度处理选择耳 10

CSI仪器提供用于表面形状和结构参数解算的横向(x,y)和高度(z)方向测量值

表4给出了CSI仪器的影响量,也给出了受对应影响量偏差影响的计量特性(见3.1.21,表1)。 注:对于充满物镜人瞳的理想非相干光学系统,且当被测特征高度远小于入。时,CSI系统的横向周期限DLM(3.1.17) 至少是瑞利准则(3.3.7)的两倍。

目于扫描干涉测量的影响

表4相干扫描干涉测量的影响量(续)

GB/T 50548-2018 330kV~750kV架空输电线路勘测标准附录A (资料性) 相干扫描干涉(CSI)显微镜的概述和组件

CSI仪器的测量过程如下。 a)将仪器聚焦到被测表面直至出现干涉条纹。 b) )当测量随机性的粗糙表面时,调整被测样品相对于系统光轴的倾角,直至视场内的干涉条纹数 最少;当测量光滑表面上的台阶特征时,调整样品倾角使得视场内出现一个或多个条纹,且条 纹走向尽可能垂直于台阶。 c)仪器在CSI扫描过程采集数据。 d)使用调制包络、干涉条纹或结合两者进行数据分析获得被测表面形貌图。 在区域法获得表面形貌图的过程中,偏离平面的偏差(如残余的倾斜、曲率和柱面度等)可通过数值 去除。此外,还可根据需求对表面形貌图做进一步的滤波处理,

典型的米劳配置CSI显微镜原理图

图A.1给出了CSI显微镜的基本特征。物体具有随表面位置变化的高度特征h。采用机械扫描 见干涉物镜在乙轴方向上连续平滑的扫描。扫描期间,计算机记录下每个扫描位置对应的每个 或像素(,y)的强度数据I()

CSI的一个显着特征是光源通常是不相干的。典型的光源具有宽带光谱(白光)或拓展光源(许多 独立的点源)或兼具两者的特征。白炽灯(如卤钨灯)是经典的CSI光源。而固体光源,如发光二极管 (LED),已变得越来越普遍,它们可发出白光、绿光、蓝光或红外光。 如图A.1所示的照明光学系统通常将光源成像到干涉物镜的光瞳(科勒照明)。该系统中,孔径光 阑决定了照明的Av(数值孔径,见3.3.6),而视场光阑决定了测量物表面被照亮的面积大小。对于诸如 振荡微结构这样的运动物体,可以采用高速闪烁光源以频闪方式定格物体的运动来进行测量,见参考文 献[34]和[35]

与相移干涉显微镜一样,CSI仪器在配置上与传统显微镜类似某花园第一期会所室内精装修工程施工组织设计方案,而其中的普通物镜则被替换为双光 束干涉物镜。最常见的干涉物镜有迈克尔逊(Micheison)型、米劳(Mirau)型或林尼克(Linnik)型(见参 考文献[14])。一些视场较大的系统使用泰曼格林(TwymanGreen)型(见图A.2)(见参考文献[20]和 [35])。

图A.2 带相机传感器的泰曼格林干涉仪的光学

由于物镜需要扫描,物镜宜按无穷远共轭透镜工作,即物体上的点成像在无穷远处。系统放大倍数 筒镜焦距(图A.1)与物镜焦距之比。物镜倍率根据标称的单位放大率筒镜焦距来定义。根据制造商的) 同,其值介于160mm~200mm之间。因此,对于焦距为200mm的筒镜,10×物镜的焦距为20mm。

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