1.1 干涉测量基本原理
干涉测量是基于光波叠加原理，在干涉场中产生亮暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹来获取被测量的有关信息。
当两束光满足频率相同、振动方向相同以及初相位差恒定的条件时，两支光会发生干涉现象。在干涉场中任一点的合成光强为[12]：
?
++=λ
π
2cos
22121I I I I I
式中，?为两束光到达某点的光程差；1I 、2I 分别为两束光的光强；λ为光波长。
干涉条纹是光程差相同点的轨迹，以下两式分别为亮纹和暗纹方程
λm =?
λ
??? ?
?
+=?21m
式中，m 为干涉条纹的干涉级 干涉仪中两支光路的光程差?可表示为
∑∑-=
?j
j
j i
i i l n
l n
式中，i n 、j n 分别为干涉仪两支光路的介质折射率；i l 、j l 分别为干涉仪两支光路的几何路程。
当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化，干涉条纹也随之变化。通过测量干涉条纹的变化量，可以获得与介质折射率n 和几何路程l 有关的各种物理量和几何量。
1.2 多光束干涉中反射率之间的关系
为测量被测表面的微观高度信息，在被测物上方置一石英玻璃片，以其下表面作为参考平面，如图2-1所示，石英玻璃片的下表面GS 和被测物的上表面OS 之间的空气会形成很薄的一层膜。现假设石英玻璃片的下表面为理想平面，且与被测表面接近平行，当间距为纳米量级，则可以通过测量空气薄膜各点处的厚度来间接获取被测表面的微观高度信息[13]。
当一束光从石英玻璃片上方入射到其内部后，在玻璃碟的下表面和被测物的上
表面间会发生多次反射和透射。设石英玻璃片和两面间空气的折射率分别为n g 和n a ；GS 面和OS 面的反射率分别为r g 和r s ；石英和空气的透射率分别为t g 和t ′g ，记入射光振幅为A 0，反射和折射光分别为A 1、A 2、A 3…。
图2-1 多光束在薄膜内的传播
从图2-1不难看出，在GS 的反射光束族中，后一光束均比前一光束多经历了
光程i H n a cos 2=?，考虑到正入射以及反射面所引起的附加相位移Φs [14－
17]，
其相应于光程差的相位总延迟量为：
s
a H
n Φ+=
λ
πδ4 (2-1)
其中：
(2-2)
设入射光在初始入射点处的初相为零，即入射光复振幅为
A Ae E i ==?00~
则各反射光束的复振幅分别为：
......
~~~~32
3
4
22
321δ
δδ
i g g
s
g i g g
s g i g
s g g
e t r r t A E e t r r t A E e t r t A E Ar E ''=''='==
故反射光的合成复振幅为：
n a
n g
)()
(**2tan 2
22
1
s s a s s a s a s a g g s s a
s a s ik n n ik n n r n n n n r k n n k n +++-=+-=???
? ??---=Φ-π
δ
δ
δ
δ
δ
δδi g s i g g g
g s g i g s i g
s g g i g s i g s i g
s g g i i
r e
r r e r r t t r r A
e
r r e t r t r A e r r e r r e t r t r A E
E '-'-'+='-'+=+'+'+'+==
∑∞
=1)()11()]1([~
~22
21
在玻璃片下表面处，根据斯托克斯倒逆关系有：
12
=+'-='g g
g g
g r t t r r
因此合成复振幅可化为：
δ
δ
i g s i s g r e
r r e r r A E ++=1~
进而,反射光的强度为:
δ
δcos 21cos 2*~2
22
2
2
g s g s g s s g r r r r r r r r r r r A E E I ++++==*
入射光强与反射光强的比值，即空气膜的光强反射率R 为:
δ
δcos 21cos 2222
2
g s g s g s s g r r r r r r r r r I I R ++++=
=
(2-3)
所以:
()???
? ??---+=-12cos
22221
R rs R R r r r r g s s g δ []ππδ,-∈ (2-4)
又根据(2-1)式可得:
λ
πδπa
s
i
n k H
42Φ
-±=
i,k=0,1,2,3,4,5,6… (2-5)
式中，H 为空气膜的厚度,k 为干涉条纹级次，λ为测量光的波长,n a 、n s +ik s 、n g 分别为空气,被测物和玻璃碟的折射率。r s 和r g 分别为被测物和玻璃碟的反射率。
s Φ为表面反射时所产生的附加相位移。
因此,当n a 、n s +ik s 、n g 、r s 、r g 、s Φ、空气膜的光强反射率R 已知时，就可根据2-5式求出空气膜的厚度。在实际应用当中，由于参考面和被测表面的微观形貌的影响，空气膜并不是均匀的，所以需要逐点测量。
1.3 光学干涉扩展深度测量范围的方法
由前述内容可知，在通常情况下干涉法是通过测量被测表面引起的相位差来测
量表面深度信息的。由于光波振动的周期性，干涉光强中被位相调制的干涉项是被测位相的周期性函数，因此在一般情况下只能得到被测位相关于π的模。由于这个限制，被测位相的测量范围被限制在π范围内，与此对应的，表面形貌测量范围被限制在)1
λ(透射式测量)或4/λ(反射式测量)范围内。相移干涉法可将位相测
/-
(2
n
量范围扩大一倍，相应地深度测量范围也扩大了一倍，但仍然是相当狭窄的。为了扩大深度测量范围，一系列方法被开发出来，如多波长法、白光干涉法。如果已知待测表面是连续光滑的或通过其它途径已经知道了待测表面形貌的大概范围，也可以通过间接的方法扩大深度测量范围[18]。
1.3.1白光干涉
在白光干涉中，光谱中各色光都有可能参加干涉，并将干涉光强叠加到最后形成的干涉图样上，因此在表面形貌测量中白光干涉形成的干涉条纹是由各色光干涉图样叠加形成的。被测表面的深度不同，两束光的干涉光强不同，干涉条纹的对比度不同，组成干涉条纹的光谱成分也不同。可见，在白光干涉表面形貌测量中，被测表面的深度信息被调制到干涉图样的强度、对比度及光谱成分等信息中，因此可利用干涉图样的强度、对比度以及光谱成分信息扩展深度测量范围。
1.3.1.1干涉条纹扫描法
干涉条纹扫描法扩展深度测量范围的理论根据是被测表面上各点深度不同所形成的干涉光强不同。在双光束干涉显微镜中，如果从分束器到被测表面上某一点的距离等于从分束器到参考面的距离，那么对应的两束干涉光的光程差为0，所形成的干涉光强最小(或最大)。如果用压电陶瓷(PZT)等微位移驱动器沿光轴方向移动样品台或参考镜进行扫描，那么干涉图样上每一点的强度将随着变化。在扫描时，如果记录下或计算出被测面上每一点对应的干涉光强达到最小(或最大)时微位移驱动器的位置，那么在完成扫描后各点间的深度就能计算出来。对于一个具体的干涉显微系统，用干涉条纹扫描法测量形貌，其深度测量范围与干涉光频谱成分有关，大小与干涉长度的一半相当；深度测量分辨率与干涉图样测量系统的分辨率有关，取决于A／D转换器的位数，可达纳米量级；而测量精度则取决于微位移驱动器。恰当的数据处理方法也可以提高分辨率以及测量精度。
1.3.1.2干涉条纹对比度法
在白光干涉中，两束相干光形成的干涉光强可表达成一般的形式：
Φ
Φ++=cos )(**2m S R S R I (2-6)
式中，R 和S 是两束相干光的光强，Φ是与被测表面深度有关的位相，m 可看作是对比度，它与位相Φ干涉光频谱成分有关。如果干涉图样没有剪切并且干涉光频谱曲线是平滑的，那么m 与位相之间或与被测表面深度之间存在着一一对应的关系。当分束器到被测表面上某一点的距离等于分束器到参考面的距离时，值最大且近似等于1；当距离之差超过干涉光相干长度时，m 值最小，等于0。
由于在一定条件下条纹对比度m 与被测表面深度之间存在着一一对应的关系，因此如果通过某种方法测出m ，便可测出被测表面的高度信息。?90相移法便是其中一种典型的测量方法。其原理是，首先测出一幅干涉图样，然后相移?90，测出另一幅干涉图样，从干涉图样中去掉直流成分分量，算出)cos()(??m 和
))sin(2m(?π?+，再根据)
cos()(??m 和))sin(2m(?π?+与相位的关系求出被测表
面的高度信息。
对于宽带干涉光，?90相移法的深度测量范围由对比度曲线的陡度和数据采集与处理系统的能力决定的。如果对比度曲线近似线性，那么深度测量范围粗略地等于λλ?/2。由于?90相移法不能分辨位相的正负，因此这个范围只有一半是有用的。
1.3.1.3 干涉条纹频谱展开法
在白光干涉中，干涉图样是由各色光形成的单色干涉图样形成的。被测表面上各点的深度不同，所对应的干涉光强中各频谱成分的强度不同，各色光的干涉级次不同。与条纹扫描法和对比度法一样，干涉条纹频谱分析法的深度测量范围也取决于干涉光频谱成分。大小与干涉光相干长度的一半相当，其测量分辨率和测量精度与CCD 图像测量系统的分辨率、精度以及图像识别与处理能力有关。
1.3.2 多波长干涉
根据干涉理论，对于任意结构的表面，如果用波长为λ的光波进行测量，被测表面上任一点的深度h 与测出的位相Φ之间的关系为(对反射式测量)：
Φ
+
=π
λ
λ22m h (2-7)
式中，m 是干涉条纹级次，Φ是测得的位相且[]ππ,-∈Φ。
如果h 较小，干涉级次m<1，那么可以直接用单波长测得的位相Φ求出被测表面深度h ；但是如果深度较大，干涉级次m 等于或超过1，那么就无法仅用单波
长的测量结果确定真实的深度h。双波长或多波长测量方法的实质就是利用双波长或多波长测量结果的差异求出干涉级次m，从而得到被测点的真实深度，达到扩展深度测量范围的目的。
1.3.
2.1 双波长干涉测量
双波长测量法是由J.C.Wyant 首先提出的，并被用于测量变形非球面。当采用干涉法测量非球面时，如果非球面曲率半径很大，干涉条纹将很密。当条纹密集到一定程度时，干涉条纹的测量变得非常困难甚至不可能。为减少干涉条纹，在非球面测量中，常采用Null 镜头，由于Null 镜昂贵且本身也需要测量，因此配备Null 镜头测量非球面既麻烦又缺乏灵活性。
减少干涉条纹的另一个办法是使用波长较长的光源。波长增大，干涉条纹间距变大。但是使用长波测量时，测量光路调整困难，缺乏图像采集系统，更为遗憾的是长波不能用于透射测量，这大大限制了它的使用范围。
双波长测量法克服了长波测量的缺陷，它采用两个较短波长的测量结果间接有效地达到长波测量的效果。其基本思想是：首先采用波长为1λ的光束(这通过更换照明系统中的滤光片来实现)进行测量，然后换用波长为2λ的光束再测量一次，利用两次测量得到的1?和2?便可计算出被测表面的高度信息，其计算公式为：
[][][]
???
?
??
?
?
?∈----∈---∈-+-=ππ??λπ??λππ??π??λ??λπ??λ2,222,22π- , 2π1
2
2221212121
212eq eq eq eq eq h (2-8)
式中eq λ被称为等效波长，且2121λλλλλ-=eq 。
如果在双波长测量中采用的双波长为m μλ6.01=，m μλ5.02=，那么深度测量范围可以从单波长测量的m μ3.0或m μ25.0扩大到m μ5.1。
双波长测量方法虽扩大了深度测量范围，但不能提高测量精度。这是由于双波长测量在扩大测量范围的同时也放大了测量误差。但是，这种放大了的测量误差可通过用双波长测量结果校正单波长测量结果来减小。其思想是，将双波长测量结果h 和单波长测量得到的位相?代入2-7式算出干涉级数m ，然后将m 和?再代入2-7式算出新的高度。由于计算新高度时使用的是单波长计算公式，测量误差没有放大，因此这个结果要较双波长测量结果精确。可见，用双波长测量结果校正单波长测量结果，既扩大了深度测量范围，又保持了单波长测量的精度，从效果上看，提高了双波长测量方法的测量精度。
1.3.
2.2 多波长干涉测量
双波长测量方法扩大了深度测量范围，但是随着被测表面越来越深，等效波长要求越来越长。当等效波长很大时，由于误差放大效应，用双波长测量结果校正单波长测量结果将变得越来越困难。为了解决这个问题，可采用三波长或多波长测量方法。其基本思想是，用单波长如a λ、b λ、c λ的位相测量数据计算出相应于最长和最短等效波长eql λ、eqs λ的位相数据，然后用这些数据相互校正各等效波长或单波长的测量结果。对于三波长测量方法，a λ、b λ和c λ(设c b a λλλ<<)较好的组合是使eqs eql λλ和eqb eqs λλ等于3或4。数据校正分两步运行：首先用eql λ的测量结果校正eqs λ的数据，再用eqs λ的数据校正a λ、b λ或c λ的测量结果。对于更多波长的测量，可采用更多的校正步骤。
1.4 光强反射率的校正与测量结果的计算
在进行多波长干涉测量时，首先需要知道薄膜实际光强反射率的最大最小值。为了获取最大最小值，使被测表面相对于参考面作一次垂向移动，移动的幅度不小于最长波长的四分之一，即4max λ，这样，反射光强至少经历一次极大值与极小值。测量系统将其记录下来，再除以入射光光强，得到空气膜的实际反射率的极大、极小值R max 、R min 。然后按下式对测量结果进行规范化处理[13]。
min
min min
max min
max
)(.THRY meas THRY
THRY
st R R R R R R R R +---=
其中：g
s g
s
g s s g THRY r r r
r r r r r R 212222
2
max
++++=
g
s g s g s s g THRY
r r r r r r r r R 2122
2
2
2
min
-+-+=
式中：R st.规范化后的反射率；R THR Ymax 反射率理论极大值；R THR Ymin 反射率理论极小值；R meas 为空气薄膜的实际光强反射率；R max 反射率实际极大值；R min 反射率实际极小值。
如图2-2所示，C 1、C 2、C 3分别为三种波长的单色光的光强反射率随空气薄膜厚度变化而变化的曲线，L 1、L 2、L 3分别为某确定厚度空气薄膜的关于三种波长的反射率。L 1与C 1的交点为H 1(0)、H 1(1)、H 1(2)、H 1(3)；L 2与C 2的交点为H 2(0)、H 2(1)、H 2(2)、H 2(3)；L 3与C 3的交点为H 3(0)、H 3(1)、H 3(2)、H 3(3)。图中，
H 1(0)=H 2(0)=H 3(0)，即为所求空气薄膜的厚度。
由于测量系统的非理想性和噪声的影响，在空气薄膜厚度不变时，三种波长光测量计算的结果通常并不是完全相同的。表2-1为某次的测量计算结果，需要进行搜索，以确定一个或多个相接近的飞行高度。
图2-2 空气薄膜厚度与光强反射率的关系
在这些数据中，有一组较接近的数据为(477,464,467)，这组数据的平均值是470，标准差为5.9。另外一组较接近的数据为(159,191,177)，其平均值为175，标准差是13.5。此时，测量值470比测量值177的标准差要小得多，所以可以确定正确的飞行高度是470。
表2-1 不同波长在不同级次下的间距测量计算结果[17]
设相应于三种波长的空气薄膜光强反射率测量结果分别为R 1、R 2，R 3，代入2-4式可求得相应的相位偏移量1δ、2δ、3δ，又根据2-5式，可得到H 1(i)、H 2(i)、H 3(i)，其中i=0,1,2,3,4，表示条纹级次。建立如下数学模型：
级次
波长1 波长2 波长3 i H 1 H 2 H 3 0 41 60 89 1 159 191 177 2 259 333 379 3 377 464 467 4 477 605 669 5 595 737 757 6 695 879 959 7
813
1010
1047
Min 2
)
)(())(())((2
32221H k H H j H H i H -+-+-=
σ
S.T. 1114)
1(2λπδπa
s n k H Φ-±= 2224)
2(2λπδπa
s n k H Φ-±=
333
4)
3(2λπδπa
s n k H Φ-±=
式中： 3
)
()()(321k H j H i H H ++=
i,j,k=0，1，2，3，4…
在这里为方便起见，假设测量范围不大于四级干涉条纹，方程的解可表示为：
设当i=I,j=J,k=K 时，标准偏差取得最小值，则[H 1(I),H 2(J),H 3(K)]即为所求最优解。最后，对由三色光所确定的空气薄膜厚度进行加权平均，从而最终确定两面的间距H 。
?
?
?
?
??
?
?
??==)4()
4()
4()3()3()3()2()2()
2()1()1()
1()0()0()0(),,(321321321321321321H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
实验6—5 迈克尔逊干涉仪的原理与使用 一．实验目的 （1）.了解迈克尔逊干涉仪的基本构造，学习其调节和使用方法。 （2）.观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。 （3）.学会用迈克尔逊干涉仪测量物理量。 二．实验原理 1.迈克尔逊干涉仪光路 如图所示，从光源S 发出的光线经半射镜 的反射和透射后分为两束光线，一束向上 一束向右，向上的光线又经M1 反射回来， 向右的光线经补偿板后被反射镜M2反射回来 在半反射镜处被再次反射向下，最后两束光线在 观察屏上相遇，产生干涉。 2.干涉条纹 （1）.点光源照射——非定域干涉 如图所示，为非定域干涉的原理图。点S1是光源 相对于M1的虚像，点S2’是光源相对于M2所成 的虚像。则S1、S2`所发出的光线会在观察屏上形 成干涉。 当M1和M2相互垂直时，有S1各S2`到点A 的 光程差可近似为： i d L cos 2=? ① 当A 点的光程差满足下式时 λk i d L ==?cos 2 ② A 点为第k 级亮条纹。 由公式②知当i 增大时cosi 减小，则k 也减小，即条纹级数变高，所以中心的干涉条 纹的级次是最高的 （2）扩展光源照明——定域干涉在点光源之前加一毛玻璃，则形成扩展光源，此时形 成的干涉为定域干涉，定域干涉只有在特定的位置才能看到。 ①．M1与M2严格垂直时，这时由于d 是恒定的，条纹只与入射角i 在关，故是等倾干 涉 ②．M1与M2并不严格垂直时，即有一微小夹角，这种干涉为等厚干涉。当M1与M2夹 角很小，且入射角也很小时，光程差可近似为 )21(2)2sin 1(2cos 222 i d i d i d L -≈-=≈?③ 在M1与M2`的相交处，d ＝0，应出现直线条纹，称中央条纹。 3.定量测量 （1）.长度及波长的测量 由公式②可知，在圆心处i=0 0, cosi=1,这时 λk d L ==?2 ④ 从数量上看如d 减小或增大N 个半波长时，光程差L ?就减小或增大N 个整波长，对应
光学干涉测量技术 ——干涉原理及双频激光干涉 1、干涉测量技术 干涉测量技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。相干光波在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。 当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象，在干涉场中任一点的合成光强为： 122I I I πλ=++ 式中△是两束光到达某点的光程差。明暗干涉条纹出现的条件如下。 相长干涉（明）： min 12I I I I ==+ （ m λ=） 相消干涉（暗）： min 12I I I I ==+-， （12m λ? ?=+ ??? ） 当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化。通过测量干涉条纹的变化量，即可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 按光波分光的方法，干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径，干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类，一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量，进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等，即所谓静态干涉；另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量，进而求得试样的尺寸大小、位移量等，即所谓动态干涉。 下图是通过分波面法和分振幅法获得相干光的途径示意图。光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。 图一 普通光源获得相干光的途径 与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪（图二）、马赫-泽德干涉仪、菲索
1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1，d2，d3。只需以三个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星（表面安装有激光反射镜）是在不停的运动中，但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1，d2，d3，应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此，可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上（坐标未知）也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离，则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可利用三个以上地面已知点（控制站）交会处卫星的位置，反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号，测量出测站点（接收机天线中心）P至三颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间位置坐标，据此利用距离交会法解算出测站P的位置坐标，如下图所示，设在时刻t i在在测站P用GPS接收机同时测出P点至三颗GPS卫星的距离ρ1，ρ2，ρ3，通过GPS电文解释出该时刻三颗GPS卫星的三维坐标分别为（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ），ｊ＝１，２，３。用距离交会的方法求解出Ｐ点的三维坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的观测方程为
Radiation Harsh Application | 强辐射环境应用 强辐射环境下FPS3010激光干涉测量 Laser Interferometry in Radiation Harsh Environments using the FPS3010 介绍 目前，同步辐射应用已经扩展到多种邻域中，如生物科技（蛋白质晶体），医药研究（微生物），工程应用（高分辨率裂缝演变成像），高级材料研究（纳米结构材料）。在纳米领域许多应用中，如透镜组，布拉格反射器，狭缝以及目标定位等都需要非常高的分辨率。机械结构需要高集成度，高稳定性，并且要减小温漂以及定位误差的影响。另外，运动部件的质量需要严格控制到最低，从而提高机械特性，并且减小位置误差。 针对以上讨论，这意味着编码必须在待测物附近，也就是说，编码器即使不是在X光或者粒子束中，也需要安置在辐射区内。 FPS3010激光干涉仪最大的特点是皮米级分辨率，兼容真空环境，并且在此类应用中，可以采用远程控模块。因此，FPS3010可以工作在强辐射环境下，也就是将干涉仪系统以及子系统安装在同步辐射光源或者束线附近，以及其他高辐射的环境中。 在目前的传感器选型中，“M12”传感器探头可以工作在高达10MGy的辐射环境下。这个研究主要针对这些新型传感器的耐辐射强度。实验主要工作在60Co源下(1.17 MeV / 1.33 MeV γ- and 0.31 MeV β-rays)。实验证明在3MGy辐射强度下传感头的读数没有明显偏差。在第二步骤测试中，对比传感器头放置在10MGy强辐射环境前后，对固定目标的测量值。对比结果为传感器所得目标值没有明显偏差。将两个UHV真空兼容 M12传感头（一个是带AR膜透镜，一个是不带AR膜透镜），安装到聚酰亚胺光纤上，放置在1Gy/s辐射区域中。两个探测头都安装在铝支架上，实验过程中将会有20 nm/°C的温漂。为避免曝光情况，采用镀了金膜的耐辐射镜子，搭建3m反射腔。FPS3010控制器放置在探头测试腔体外，另一个带温控无辐射腔内。在整个测量周期内，腔内温度稳定性高于1℃。测试的最后，总累积量达3.024MGy。 测量 图2a显示在测试过程中，测得的位置值。编码器位置采样率为1kHz。在图中，每一个点为100次独立测量平均值。位置漂移观察周期为34天，采用镀膜传感器测量，3MGy累积量为150nm；未镀膜传感器3MGy累积量为400nm。由于信号保持性较好，所以测得位置值的不确定性（标准偏差）优于10nm。 在未镀膜传感器头，在累积总量达2MGy之后，漂移会略微增大（22.5天）。达到这点之后，可进行两个传感器头性能比较。图2b显示编码器（红线）以及控制器位置（蓝线）的温漂情况。整个周期中，温度漂移小于1℃。
激光干涉位移测量技术 张欣（2015110034） 摘要：为了实现纳米级以上分辨力位移的测量研究，利用激光干涉位移测量技术可以达到纳米级分辨力，其具有可溯源、分辨力高、测量速度快等特点，是目前位移测量领域的主流技术。本文对目前主要的激光干涉位移测量技术进行了分类介绍，并对各种干涉仪的特点进行了分析，最后介绍了激光干涉位移测量技术的国内外发展现状和趋势。 关键词：纳米级；激光干涉；位移测量； 1 引言 干涉测量技术( interferometry ) 是基于电磁波干涉理论，通过检测相干电磁波的图样，频率、振幅、相位等属性，将其应用于各种相关的测量技术的统称。用于实现干涉测量技术的仪器被称为干涉仪。在当今多个科研领域，干涉测量技术都发挥着重要的作用，包括天文学，光纤光学，以及各种工程测量学。其中由于上个世纪60年代激光的研制成功，使得激光干涉测量技术在各种精密工程领域得到了广泛的应用。它的基本功能是将机械位移信息变成干涉条纹的电信号，再对干涉条纹进行调理和细分，进而获得所需要的测量信息。整个激光干涉测量系统中主要的组成部分有光电转换、信号调理、信号细分处理。 1.1激光干涉仪分类 激光干涉仪是以干涉测量为原理，利用激光作为长度基准，对数控设备(加工中心、三坐标测量机等)的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（抚养扭摆角度、直线度、垂直度）进行精密测量的精密测量技术。由于激光具有波长稳定、波长短、具有干涉性，使得激光在现代光电测量系统中占据了重要的地位，尤其是在激光干涉测量系统中。下面介绍激光干涉仪测量原理以及激光干涉仪。 光的相长干涉和相消干涉： 图1.光的相长以及相消干涉 如果两束光相位相同，光波会叠加增强，表现为亮条纹，如果两束光相位相反，光波会相互抵消，表现为暗条纹。图1.1就是光的相长以及相消干涉，而激光干涉仪主要依据的原理就是激光的干涉产生明亮
4 雷达干涉测量原理与应用 ? INSAR基本原理 相位关系+空间关系 ? 雷达波的相位信息的准确提取是决定干涉测量精度的主要因素? 数据处理流程 INSAR 影像对输入基线估算 去除平地效应高程计算影像配准 干涉成像噪声滤除 相位解缠 ???INSAR数据处理的特点 ? 复数据处理 海量数据 干涉图与一般景物影像不同 处理流程与一般遥感影像处理不同 INSAR数据处理的要求 ? 自动化 ? 高精度 ? 海量数据处理 INSAR数据处理的关键
? 相位信息 ? 空间参数 主要内容 §4.1 雷达干涉测量概述 §4.2 复数影像配准 §4.3 干涉图生成与相位噪声滤波§4.4 相位解缠 §4.5 InSAR发展与应用 4.2 复数影像配准 本节要点 本节系统地论述INSAR复数影像精确配准的重要性,研究配准精度对于干涉图质量的影响,对INSAR数据配准方法发展的现状进行评述,分析存在的问题;然后详细论述从粗到细的影像匹配策略和实施方案,以及最小二乘匹配方法在INSAR数据配准中的应用等。 主要内容 1 影像配准的基本原理 2 干涉图质量评估与配准精度 3 INSAR复数影像配准方法概述 4 幅度影像的从粗到细匹配策略 5 幅度影像相关系数用于精确匹配 6 相干性测度用于精确配准
影像配准的基本原理 配准问题的提出 ? 在遥感影像的集成应用中,包括数据融合、变化检测和重复轨道干涉成像等,均首先需要解决来自不同传感器或者不同时相的影像高精度快速配准的问题 ? 在多源数据综合处理的过程中,影像配准往往是一个瓶颈,制约整个数据处理自动化的实现 ? 由重复轨道获得的两幅复数SAR影像,欲得到准确的干涉相位,必须精确地配准。理论上,配准精度需要达到子像素级(1/10像素 INSAR数据配准问题的困难 ? INSAR影像对是单视数的复数影像,也就是未经任何辐射分辨率改善措施的影像,纹理模糊,还有斑点噪声的影响,要达到这样的要求并非易事 ? 单视数复数影像的高精度自动配准,无法用人工方法配准 ? 自动配准比光学影像之间的配准要困难得多,其配准的实施流程比较复杂 影像配准的一般步骤
pH测量的基本原理： 用于确定化学反应过程的最熟悉最古老的零电流测量方法恐怕就是PH测量。 什么是pH，对于PH测量应该知道些什么？ 一般来讲，pH测量就是用来确定某种溶液的酸碱度。 在水中加入酸，水的酸度便会提高，而PH值降低。在水中加入碱，水的碱度便会提高，而PH值是用来表示酸碱度的单位。 当我们讲牛奶是“凉”的或酸是“弱”的时，并不是确定表示事物的状况，这是因为我们没有说出测量单位和测量值。而当我们讲牛奶的温度是10℃，则是一个确切的概念。同样的当我们讲弱酸的pH值为5.2，这也是一个确切的概念。 世界上有各种各样具有不同酸碱强度的酸和碱。例如：盐酸就是一种很强的酸，而硼酸则很弱（可以用来冲洗眼睛和伤口）。 决定酸的强弱程度，主要看氢离子在溶液中离解的多少。强酸中氢离子离解的很广泛，弱酸中则离解的很少。盐酸之所以成为强酸，是因为氯使氢离子几乎完全离解了出来。硼酸之所以是弱酸，是因为只有很少氢离子离解出来。即使化学纯水也有微量被离解：严格地讲，只有在与水分子水合作以前，氢核不是以自由态存在。 H2O+H2O=H3O－+OH－ 由于水合氢离子（H3O）的浓度可与氢离子（H）浓度等同看待，上式可以简化成下述常用的形式： H2O=H++OH－ 此处正的氢离子人们在化学中表示为“H+离子”或“氢核”。水合氢核表示为“水合氢离子”。负的氢氧根离子称为“氢氧化物离子”。利用质量作用定律，对于纯水的离解可以找到一平衡常数加以表示： K= H3O+·ＯＨ－ H2O 由于水只有极少量被离解，因此水的克分子浓度实际上为一常数，并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。 KW=K×H2O KW = H3O+·ＯＨ－=10－7·10－7=10mol/l(25℃) 也就是说，对于一升纯水在25℃时存在10－7摩尔H3O－离子和10－7摩尔ＯＨ－离子。为了免于用此克分子浓度负冥指数进行运算，生物学家泽伦森（Soernsen）在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为“ pH值”。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数的负值。即： pH=－logH+ 严格地讲,此公式忽略了氢离子(H+)和氢氧根离子(ＯＨ－)的交互作用,因为在离子
激光干涉仪概述 SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。
SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，
为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪性能特点 1.测量精度高、速度快，稳定性好 ①使用美国高性能氦氖激光器，结合伺服稳频控制系统，达到高精度稳频(0.05ppm) ②以光波长(633nm)为测量单位，分辨率可达nm级 ③使用高速光电信号采样和处理技术，测量速度可达到4m/s。 ④配合有环境补偿单元，在环境变化的情况下，也可以得到较高的测量精度 ⑤分离式干涉镜设计，避免了测量镜组由于主机发热而引起的镜组形变 2.应用范围广 ①可以实现线性、角度、直线度、垂直度、平面度等几何量的检测 ②结合我们的软件系统，可以用于速度，加速度，振动分析以及稳定度等分析 ③可实时监控精密加工机床等机器的动态数据，进行动态特性分析 3.软件界面友好 ①使用当前热门的软件界面开发工具，软件界面人性化，操作简单。 ②将静态测量和动态测量两种功能合并到一个软件中，更方便用户切换测量类型。
SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(约6分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。 SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪角度测量方法
1.1.1. 角度测量构建 与线性测量原理一样，角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜，并且角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转。相对旋转后，会导致角度测量的两束光的光程差发生变化，而光程差的变化会被SJ6000激光干涉仪探测器探测出来，由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。 图 16-角度测量原理及测量构建 图 17-1水平轴俯仰角度测量样图图 17-2水平轴偏摆角度测量样图1.1.2. 角度测量的应用 1.1. 2.1. 小角度精密测量 激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。
图 18-小角度测量实例 1.1. 2.2. 准直平台/倾斜工作台的测量 由于角度镜组的不同安装方式，其测量结果代表不同方向的角度值。您可以结合实际需要进行安装、测量。 图 19-水平方向角度测量 图 20-垂直方向角度测量 在垂直方向的角度测量中，角度反射镜记录下导轨在不同位置时的角度值，可由软件分析导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。
G P S测量基本原理 Prepared on 24 November 2020
1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1，d2，d3。只需以三个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星（表面安装有激光反射镜）是在不停的运动中，但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1，d2，d3，应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此，可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上（坐标未知）也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离，则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可利用三个以上地面已知点（控制站）交会处卫星的位置，反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号，测量出测站点
角度测量的原理及其方法 角度测量原理 一、水平角测量原理 地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平角。如图 3-1所示，A、B、O为地面上的任意点，通OA和OB直线各作一垂 直面，并把OA和OB分别投影到水平投影面上，其投影线Oa和Ob 的夹角∠aOb，就是∠AOB的水平角β。 如果在角顶O上安置一个带有水平刻度盘的测角仪器，其度盘 中心O′在通过测站O点的铅垂线上，设OA和OB两条方向线在水 平刻度盘上的投影读数为a1和b1，则水平角β为： β= b1 - a1(3-1) 二、竖直角测量原理 在同一竖直面内视线和水平线之间的夹角称为竖直角或称垂直 角。如图3-2所示，视线在水平线之上称为仰角，符号为正；视线在 水平线之下称为俯角，符号为负。
图3-1 水平角测量原理图图3-2 竖直角测 量原理图 如果在测站点O上安置一个带有竖直刻度盘的测角仪器，其竖盘中心通过水平视线，设照准目标点A时视线的读数为n，水平视线的读数为m，则竖直角α为： α= n - m (3-2) 光学经纬仪 一、DJ6级光学经纬仪的构造 它主要由照准部(包括望远镜、竖直度盘、水准器、读数设备)、水平度盘、基座三部分组成。现将各组成部分分别介绍如下：１．望远镜 望远镜的构造和水准仪望远镜构造基本相同，是用来照准远方目标。它和横轴固连在一起放在支架上，并要求望远镜视准轴垂直于横轴，当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转的视准面是一个铅垂面。为了控制望远镜的俯仰程度，在照准部外壳上还设置有一套望远镜制动和
微动螺旋。在照准部外壳上还设置有一套水平制动和微动螺旋，以控制水平方向的转动。当拧紧望远镜或照准部的制动螺旋后，转动微动螺旋，望远镜或照准部才能作微小的转动。 ２．水平度盘 水平度盘是用光学玻璃制成圆盘，在盘上按顺时针方向从0°到360°刻有等角度的分划线。相邻两刻划线的格值有1°或30′两种。度盘固定在轴套上，轴套套在轴座上。水平度盘和照准部两者之间的转动关系，由离合器扳手或度盘变换手轮控制。 ３．读数设备 我国制造的DJ6型光学经纬仪采用分微尺读数设备，它把度盘和分微尺的影像，通过一系列透镜的放大和棱镜的折射，反映到读数显微镜内进行读数。在读数显微镜内就能看到水平度盘和分微尺影像,如图3-4所示。度盘上两分划线所对的圆心角，称为度盘分划值。 在读数显微镜内所见到的长刻划线和大号数字是度盘分划线及其注记，短刻划线和小号数字是分微尺的分划线及其注记。分微尺的长度等于度盘１°的分划长度，分微尺分成６大格，每大格又分成10，每小格格值为1′，可估读到0.1′。分微尺的0°分划线是其指标线，它所指度盘上的位置与度盘分划线所截的分微尺长度就是分微尺读数值。为了直接读出小数值，使分微尺注数增大方向与度盘注数方向相反。读数时，以在分微尺上的度盘分划线为准读取度数，而后读取该度盘分划线与分微尺指标线之间的分微尺读数的分数，并估读
迈克尔逊干涉仪的原理与应用 在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。 由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。这也是绝大多数学生的要求。下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。 一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用 1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度. 纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环
规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。 测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。 压电材料的逆压电效应研究：压电陶瓷材料在电场作用下会产生伸缩效应,这就是所谓压电材料的逆压电现象,其伸缩量极微小。将迈克尔逊干涉仪的动镜粘在压电陶瓷片上,当压电陶瓷片受到电激励产生机械伸缩时就带动动镜移动。而动镜每移动λ/2的距离，就会到导致产生或消失一个干涉环条纹，根据干涉环条纹变化的个数就可以计算出压电陶瓷片伸缩的距离。 2. 角度测量[15-16]：刘雯等人依照正弦原理改型设计了迈克尔逊干涉仪，可以完成小角度测量。仪器的两个反射镜由三棱镜代替，反射镜组安装在标准被测转动器件的转动台上。被测转角依照正弦原理转化成反射镜组两个立体棱镜的相应线位移,而后进行干涉测量，小角度干涉仪测角分辨率达到10-3角秒量级。
本系列一共四章，下面是第一部分，主要讨论芯片开发和生产过程中的IC测试基本原理，内容覆盖了基本的测试原理，影响测试决策的基本因素以及IC测试中的常用术语。 器件测试的主要目的是保证器件在恶劣的环境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标。用来完成这一功能的自动测试设备是由计算机控制的。因此，测试工程师必须对计算机科学编程和操作系统有详细的认识。测试工程师必须清楚了解测试设备与器件之间的接口，懂得怎样模拟器件将来的电操作环境，这样器件被测试的条件类似于将来应用的环境。 首先有一点必须明确的是，测试成本是一个很重要的因素，关键目的之一就是帮助降低器件的生产成本。甚至在优化的条件下，测试成本有时能占到器件总体成本的40%左右。良品率和测试时间必须达到一个平衡，以取得最好的成本效率。 第一节不同测试目标的考虑 依照器件开发和制造阶段的不同，采用的工艺技术的不同，测试项目种类的不同以及待测器件的不同，测试技术可以分为很多种类。 器件开发阶段的测试包括: ·特征分析：保证设计的正确性，决定器件的性能参数; ·产品测试：确保器件的规格和功能正确的前提下减少测试时间提高成本效率 ·可靠性测试：保证器件能在规定的年限之内能正确工作; ·来料检查：保证在系统生产过程中所有使用的器件都能满足它本身规格书要求，并能正确工作。 制造阶段的测试包括: ·圆片测试：在圆片测试中，要让测试仪管脚与器件尽可能地靠近，保证电缆，测试仪和器件之间的阻抗匹配，以便于时序调整和矫正。因而探针卡的阻抗匹配和延时问题必须加以考虑。 ·封装测试：器件插座和测试头之间的电线引起的电感是芯片载体及封装测试的一个首要的考虑因素。·特征分析测试，包括门临界电压、多域临界电压、旁路电容、金属场临界电压、多层间电阻、金属多点接触电阻、扩散层电阻、接触电阻以及FET寄生漏电等参数测试。 通常的工艺种类包括: · TTL · ECL · CMOS · NMOS · Others 通常的测试项目种类: ·功能测试：真值表，算法向量生成。 ·直流参数测试：开路/短路测试，输出驱动电流测试，漏电电源测试，电源电流测试，转换电平测试等。·交流参数测试：传输延迟测试，建立保持时间测试，功能速度测试，存取时间测试，刷新/等待时间测试，上升/下降时间测试。 第二节直流参数测试 直流测试是基于欧姆定律的用来确定器件电参数的稳态测试方法。比如，漏电流测试就是在输入管脚施加电压，这使输入管脚与电源或地之间的电阻上有电流通过，然后测量其该管脚电流的测试。输出驱动电流测试就是在输出管脚上施加一定电流，然后测量该管脚与地或电源之间的电压差。
水准测量的方法及其实施 水准测量原理 水准测量的基本测法是：在图2-1中，已知A点的高程为H A，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差h AB。，则Ｂ点的高程 H B就可用下式计算求得： H B=H A+h AB (2-1) 差h AB。的原理如图2-1所示， 在A、B两点上竖立水准尺， 并在A、B两点之间安置— 图2-1 水准测量原理示意图架可以得到水平视线的仪器 即水准仪，设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N，过A 点作一水平线与过B点的竖线相交于C。因为BC的高度就是A、B 两点之间的高差h AB。，所以由矩形MACH就可以得到计算h AB的式： h AB = a - b (2-2) 测量时，a、b的值是用水准仪瞄准水准尺时直接读取的读数值。 因为A点为已知高程的点，通常称为后视点，其读数a为后视读数，
而B点称为前视点，其读数b为前视读数。即 h AB = 后视读数-前视读数 视线高H i=H A+a （2-3）Ｂ点高程H B=H i-b (2-4）综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立，测算将发生错误。因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。 水准仪和水准尺 一、微倾式水准仪的构造 如图2-2所示，微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座组成。水准仪的望远镜能绕仪器竖轴在水平方向转动，为了能精确地提供水平视线，在仪器构造上安置了一个能使望远镜上下作微小运动的微倾螺旋，所以称微倾式水准仪。 1．望远镜 望远镜由物镜、目镜和十字丝三个主要部分组成，它的主要作用是能使我们看清远处的目标，并提供一条照准读数值用的视线。 十字丝是在玻璃片上刻线后，装在十字丝环上，用三个或四个可
水准测量基本原理（教案）
水准测量基本原理 课型：讲授 教学目的与要求： 了解高程测量常用的方法。 理解水准测量基本原理。 掌握高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。教学重点、难点： 重点：水准测量基本原理。 高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。 难点：水准测量基本原理。 采用教具： 多媒体课件 复习、提问 1、高程的定义、高差的定义。
第一讲 水准测量基本原理 一、高程测量（测定地面点高程）的方法 高程是确定地面点位置的要素之一，在工程建设的设计、施工与管理等阶段都具有十分重要的作用。测定地面点高程的工作称为高程测量。按所使用的仪器和施测方法分：水准测量、三角高程测量、气压高程测量和GPS 高程测量。 二、水准测量基本原理 水准测量不是直接测定地面点的高程，而是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。 如图1-1所示，设已知A 点高程为A H ，用水准测量方法求未知点B 的高程B H 。在A 、B 两点中间安置水准仪，并在A 、B 两点上分别竖立水准尺，根据水准仪提供的水平视线在A 点水准尺上读数为a ，在B 点的水准尺上读数为b ，则A 、B 两点间的高差为：b a h AB -= 图1-1 水准测量原理
设水准测量是由A 点向B 点进行，如图1-1中箭头所示，则规定 A 点为后视点，其水准尺读数a 为后视读数； B 点为前视点，其水准 尺读数b 为前视读数。由此可见，两点之间的高差一定是“后视读数”减“前视读数”。如果a >b ，则高差AB h 为正,表示B 点比A 点高；如果 a < b ，则高差AB h 为负，表示B 点比A 点低。 在计算高差AB h 时，一定要注意AB h 的下标A B 的写法： AB h 表示A 点至B 点的高差，BA h 则表示B 点至A 点的高差，两个高差应该是绝对值相同而符号相反，即：BA AB h h ＝－ 测得A 、B 两点间高差AB h 后，则未知点Ｂ的高程B H 为： )(b a H h H H A AB A B -+=+= （1-1） 水准测量：水平视线（水准仪）+水准尺→待定点与已知点高差+已知点高程→未知点高程。 三、推导以下几种计算未知点高程的公式： 1、高差法（由一点求另一点）：直接利用高差计算未知点高程。 b a h AB -=（后视读数－前视读数）；AB A B h H H += 2、视线高法（仪高法，由一点求多点）：由仪器视线高程H i 计算未知点B 点高程。H A 为A 点的高程，a 为水准尺读数，b 为待求高程点水准尺读数。 ?? ? -=+=b H H a H H i B A i 注意事项： ①区别仅在与计算方法不同；
第一章：为何使用干涉仪做检测 1- 1干涉度量学 第一章 为什么要使用干涉仪检测首先我们要先了解， 什么是干涉度量学？ 所谓干涉度量学是指 利用光干涉的效应来量测特定物理量的方法 ，也就是说藉由观察干涉条纹的变化 ，来量测岀待 测物的特征 1- 2何谓干涉仪 干涉仪是什么？ 一般来说，只要是利用光干涉的原理来量测的仪器便可以称为干涉仪 ,但是干 利用光干涉原理量測之儀器便屬於干曲儀。 % *, Q ? T 部應腔■测之H 僮■於干涉■ 涉仪的种类众多且多变化，因此本课程中将针对最为外界常用之种类作介绍 ■f I? 卫莘技痢研究陕. 干渉堪调
1- 3干涉仪之优缺点 干涉仪的优点及缺点 第一高精度 以光学组件来说，因为组件的微小变化均会严重改变原有的光学质量， 因此必须要有非常精确的 量测仪器，干涉仪具有精度非常高的优点 ，最高可达1/100的波长甚至到1/1000的波长，波长 是指干涉仪中使用光源的波长值 .举例来说：一般干涉仪的波长为 632.8( nm ),而632.8的百分 之一约为6个(nm),目前的奈米科技是在这个尺度,甚至有些更好的干涉仪可以到 0.6个(nm ), 从此可以看出干涉仪的精度有多好了 j_ -U D n UID 卜一 干涉 兽■!&酥 TUtt !M 千那■利用光 辛 嗤左境當钊之确邕槌?FW *强傑 利用光干涉原理量剧之儀器便凰於干涉儀。
第二章：非球面玻璃模造的原理 第二.非接触式量测 另一种量测用的轮廓仪是使用接触式的量测方式，即使目前已可以微调接触的力量，但对于表 面较脆弱的被量测物是否真的完全不会造成损害则仍无法确定.而当用干涉仪量测时，是把光照 射到被量测的物体上，所以干涉仪上的探针也就是光，并不会对物体表面照成任何伤害 第三使用探针来量测时无法一次量测所有的面积，而可能必需分很多扫瞄线去量测，相对来说干涉仪的量测速度就非常快了，可能几秒钟就量完了，而不需要等待几个小时的时间. 第四则是干涉仪的缺点，一个操作员在会使用干涉仪却不太清楚干涉仪的使用限制、条件及原 理的时候，可能会量测到不是他所要的东西，而且，因为干涉仪是用光线量测，在调整上也会
水准测量基本原理教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
水准测量基本原理（教案）
水准测量基本原理 课型：讲授 教学目的与要求： 了解高程测量常用的方法。 理解水准测量基本原理。 掌握高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。教学重点、难点： 重点：水准测量基本原理。 高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。 难点：水准测量基本原理。 采用教具： 多媒体课件 复习、提问 1、高程的定义、高差的定义。
第一讲 水准测量基本原理 一、高程测量（测定地面点高程）的方法 高程是确定地面点位置的要素之一，在工程建设的设计、施工与管理等阶段都具有十分重要的作用。测定地面点高程的工作称为高程测量。按所使用的仪器和施测方法分：水准测量、三角高程测量、气压高程测量和GPS 高程测量。 二、水准测量基本原理 水准测量不是直接测定地面点的高程，而是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。 如图1-1所示，设已知A 点高程为A H ，用水准测量方法求未知点B 的高程B H 。在A 、B 两点中间安置水准仪，并在A 、B 两点上分别竖立水准尺，根据水准仪提供的水平视线在A 点水准尺上读数为 a ，在B 点的水准尺上读数为 b ，则A 、B 两点间的高差为： b a h AB -=
图1-1 水准测量原理 设水准测量是由A 点向B 点进行，如图1-1中箭头所示，则规定 A 点为后视点，其水准尺读数a 为后视读数； B 点为前视点，其水准 尺读数b 为前视读数。由此可见，两点之间的高差一定是“后视读数”减“前视读数”。如果a >b ，则高差AB h 为正,表示B 点比A 点高；如果 a < b ，则高差AB h 为负，表示B 点比A 点低。 在计算高差AB h 时，一定要注意AB h 的下标A B 的写法：AB h 表示A 点至B 点的高差，BA h 则表示B 点至A 点的高差，两个高差应该是绝对值相同而符号相反，即：BA AB h h ＝－ 测得A 、B 两点间高差AB h 后，则未知点Ｂ的高程B H 为： )(b a H h H H A AB A B -+=+= （1-1） 水准测量：水平视线（水准仪）+水准尺→待定点与已知点高差+已知点高程→未知点高程。 三、推导以下几种计算未知点高程的公式： 1、高差法（由一点求另一点）：直接利用高差计算未知点高程。 b a h AB -=（后视读数－前视读数）；AB A B h H H += 2、视线高法（仪高法，由一点求多点）：由仪器视线高程H i 计算未知点B 点高程。H A 为A 点的高程，a 为水准尺读数，b 为待求高程点水准尺读数。
干涉仪原理与使用 第一章：为何使用干涉仪做检测 1- 1干涉度量学 第一章为什么要使用干涉仪检测首先我们要先了解，什么是干涉度量学？所谓干涉度量学是指利用光干涉的效应来量测特定物理量的方法，也就是说藉由观察干涉条纹的变化，来量测岀待测物的特征 1- 2何谓干涉仪 干涉仪是什么？一般来说，只要是利用光干涉的原理来量测的仪器便可以称为干涉仪，但是干
涉仪的种类众多且多变化，因此本课程中将针对最为外界常用之种类作介绍
1- 3干涉仪之优缺点 干涉仪的优点及缺点 第一高精度 以光学组件来说，因为组件的微小变化均会严重改变原有的光学质量，因此必须要有非常精确的量测仪器，干涉仪具有精度非常高的优点，最高可达1/100的波长甚至到1/1000的波长，波长
是指干涉仪中使用光源的波长值.举例来说：一般干涉仪的波长为632.8( nm ),而632.8的百分
之一约为6个(nm),目前的奈米科技是在这个尺度,甚至有些更好的干涉仪可以到0.6个(nm ),从此可以看出干涉仪的精度有多好了 第二章：非球面玻璃模造的原理 第二.非接触式量测 另一种量测用的轮廓仪是使用接触式的量测方式，即使目前已可以微调接触的力量，但对于表面较脆弱的被量测物是否真的完全不会造成损害则仍无法确定.而当用干涉仪量测时，是把光照射到被量测的物体上，所以干涉仪上的探针也就是光，并不会对物体表面照成任何伤害 第三使用探针来量测时无法一次量测所有的面积，而可能必需分很多扫瞄线去量测，相对来说干涉仪的量测速度就非常快了，可能几秒钟就量完了，而不需要等待几个小时的时间. 第四则是干涉仪的缺点，一个操作员在会使用干涉仪却不太清楚干涉仪的使用限制、条件及原 理的时候，可能会量测到不是他所要的东西，而且，因为干涉仪是用光线量测，在调整上也会花
第一章：为何使用干涉仪做检测 1-1干涉度量学 第一章为什么要使用干涉仪检测首先我们要先了解，什么是干涉度量学？所谓干涉度量学是指利用光干涉的效应来量测特定物理量的方法, 也就是说藉由观察干涉条纹的变化, 来量测出待测物的特征 1-2何谓干涉仪 干涉仪是什么? 一般来说, 只要是利用光干涉的原理来量测的仪器便可以称为干涉仪, 但是干涉仪的种类众多且多变化, 因此本课程中将针对最为外界常用之种类作介绍
1-3干涉仪之优缺点 干涉仪的优点及缺点 第一高精度 以光学组件来说, 因为组件的微小变化均会严重改变原有的光学质量，因此必须要有非常精确的量测仪器, 干涉仪具有精度非常高的优点, 最高可达1/100的波长甚至到1/1000的波长, 波长是指干涉仪中使用光源的波长值.举例来说：一般干涉仪的波长为632.8( nm ),而632.8的百分之
一约为6个(nm) , 目前的奈米科技是在这个尺度, 甚至有些更好的干涉仪可以到0.6个(nm ),从此可以看出干涉仪的精度有多好了 第二章：非球面玻璃模造的原理 第二. 非接触式量测 另一种量测用的轮廓仪是使用接触式的量测方式, 即使目前已可以微调接触的力量, 但对于表面较脆弱的被量测物是否真的完全不会造成损害则仍无法确定.而当用干涉仪量测时, 是把光照射到被量测的物体上, 所以干涉仪上的探针也就是光, 并不会对物体表面照成任何伤害 第三使用探针来量测时无法一次量测所有的面积, 而可能必需分很多扫瞄线去量测, 相对来说, 干涉仪的量测速度就非常快了, 可能几秒钟就量完了, 而不需要等待几个小时的时间. 第四则是干涉仪的缺点, 一个操作员在会使用干涉仪却不太清楚干涉仪的使用限制、条件及原理的时候, 可能会量测到不是他所要的东西, 而且, 因为干涉仪是用光线量测, 在调整上也会花
对摄影测量基本原理的认识 （贵州大学矿业学院测绘工程 09级2班） 内容摘要 摄影测量【photogrammetry】有二百多年的历史了。通过对摄影测量的学习和认识。本文从摄影测量最基本的原理出发，简单回顾了它的发展历程，本文立足于对武汉大学第二版《摄影测量》教程的学习以及对摄影测量基础知识的了解和认识后，阐述了摄影测量的一些基本知识。着重阐述了当代摄影测量技术最新理论的发展。尤其是对摄影测量的分类，分别阐述大地摄影测量、航空摄影测量、航天摄影测量的一些基本原理后相关技术要点。对大地摄影测量、航空摄影测量的内外业的有关步骤和相应技术作了一定的论述。最后，总结出自己的在学习过程中的对摄影测量的认识，作为测绘专业学生，我更看到新的希望。 关键词：摄影测量测量技术基本原理航天技术
目录 一、引言 (3) 二、摄影测量概述 (3) （一）关于摄影测量 (3) 1.摄影测量学的定义和任务 (3) 2.摄影测量的特点 (4) （二）摄影测量的发展阶段 (4) 三、摄影测量学的分类 (4) （一）地面摄影测量 (5) 1.地面摄影测量的基本原理 (5) 2.地面立体摄影测量的摄影方式 (5) 3.地面摄影测量分为外业工作和内业工作 (5) （二）航空摄影测量 (6) 1.航空摄影测量的基本原理 (7) 2.航空摄影测量的测图方法 (7) 3.航空摄影测量的作业分外业和内业 (9) （三）航天摄影测量 (9) 1.航天摄影测量的基本原理 (10) 2.航天摄影测量的特点 (10) 3.航天摄影测量的应用前景 (10) 四、结语 (10)
一、引言 摄影测量学有二百多年的历史了。最初叫图形量学（据 Iconometry 而来，或译作量影术）。1837年，发明摄影技术后，才叫摄影测量学。数学家勃兰特早在18世纪就论述了摄影测量学的基础——透视几何理论。1839年，法国报到了摄影像片的产生后，摄影测量学开始了它的发展历程。19世纪中叶，法国陆军上校劳塞达利用所谓“明箱”装置，测制了万森城堡图。劳塞达被公认为“摄影测量之父”。航空技术发达以后，摄影测量学被称为航空摄影测量学。1975年，卫星上天后，航空测量发展到了航天摄影测量。 通过上世纪八九十年代对数字摄影测量的研究、开发与推广，进入21世纪，我国数字摄影测量以世人难以想象的速度发展，数字摄影测量工作站在中国的摄影测量生产中获得了普遍的应用与推广，摄影测量的教学也由过去只有少数院校才能进行的“贵族”式的教学得到了极大的普及。目前，全国至少有40多所大专院校的测绘工程专业开设摄影测量课程，这极大地拓宽了摄影测量所需人才的培养渠道。 二、摄影测量概述 （一）关于摄影测量 1.摄影测量学的定义和任务 摄影测量【photogrammetry】指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。传统摄影测量学定义：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。摄影测量学是测绘学的分支学科，它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。摄影测量学要解决的两大问题是几何定位和影像解译。几何定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位置。几何定位的基本原理源于测量学的前方交会方法，它是根据两个已知的摄影站点和两条已知的摄影方向线，交会