提出了一种基于光干涉法测量小样品光学平板玻璃挠曲刚度的方法。应用平板理论及牛顿环原理推导了光学平板玻璃挠曲刚度与牛顿环干涉图像之间的解析公式, 通过自行设计的牛顿环应力测量装置测量了光学平板玻璃的应力及对应的牛顿环干涉图像, 得到了光学平板玻璃的挠曲刚度。实验结果显示: 测得的挠曲刚度数据与厂家标称值相比, 在应力29.02~38.66N范围内, 测量相对误差不超过±6.9%; 在应力16.07~29.02N范围内, 测量相对误差不超过±11%。
光学测量 牛顿环 平板玻璃 挠曲刚度 平板理论 optical measurement newton’s rings plate glass flexural rigidity plate theory
以平板理论为基础, 利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化, 提出一种基于光干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法。理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系, 利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置, 实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系, 通过理论分析与实验比较, 证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性。利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量, 测量结果与实际施加的应力进行比较, 误差最小为0.8%。
光干涉法 应力测量 平板理论 牛顿环 应力施加装置 optical interference stress measurement theory of plates Newton’s rings stress applying device
广西民族师范学院 物理与信息技术系, 广西 崇左 532200
基于变分法提出用于计算灰度图像梯度矢量场的非线性偏微分控制方程, 利用图像梯度矢量场的拓扑性, 可实现骨架线的提取。该方法的主要优点是它的简单性, 可直接应用于灰度图像, 不需要任何的分割处理。把提出的方法应用于牛顿环干涉条纹中, 并与广泛使用的分块二值化细化算法和极值跟踪法进行了比较, 实验结果表明了本方法的良好性能。
梯度矢量场 偏微分方程 图像处理 骨架线提取 牛顿环干涉条纹 gradient vector fields PDE image processing extraction of skeletons Newton-ring interference fringes
北京理工大学 珠海学院, 广东 珠海 519085
为了拓展牛顿环系统的应用领域, 探索了反射式牛顿环系统在微振动测量中的应用, 推导出了振幅和频率的测量公式, 阐述了微振动的全过程就是牛顿环条纹不停地吞吐条纹的变化过程, 分析了反射式牛顿环系统只能测量微振动的原因。
光学测量 牛顿环 微振动 等厚干涉 optical measurement Newton’s rings micro-vibration interference of equal thickness
为了更深刻地认知牛顿环条纹, 推导了牛顿环条纹的宽度公式; 分析了当折射率 N增加时相邻两级亮、暗条纹的距离都会减小的原因; 研究了同一波长对应的同一级亮、暗条纹的宽度的差异; 论证了明、暗条纹的宽度都会随级数 k增加而减小的规律; 比较了用钠光灯测量平凸透镜的曲率半径 R时两种处理双波长问题的方法; 讨论了钠光灯双波长对条纹可见度的影响;最后指出了牛顿环条纹可见度最小时对应的级数 k是平凸透镜曲率半径R的函数。
光学测量 牛顿环实验 条纹宽度 条纹可见度 optical measurement Newton’s ring experiment stripe width stripe visibility
1 兰州大学 核科学技术学院, 兰州 730000
2 中国人民解放军91991部队, 舟山 316000
3 中国工程物理研究院, 绵阳 621900
为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差，提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源，配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量，具有1/400波长的位移分辨率。与传统测量方法相比，其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高，特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。对TSA50-C型商用步进电机进行了测量。结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。结果表明，对于5μm以下的脉冲当量及回程差的测量，该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。
测量与计量 激光技术 脉冲当量 回程差 微位移 He-Ne激光 牛顿环仪 measurement and metrology laser technique pulse equivalent return difference micro-displacement He-Ne laser Newton-ring device
采用霍尔型牛顿环实验装置以及多角度入射的偏振光源,对牛顿环实验进行了研究,发现其有明显的偏振效应.在P光和S光入射时,牛顿环的可见度随入射角变化有很大不同.利用P光和S光在界面上反射时有不同的振幅反射率,来对P光和S光入射时的可见度进行了理论计算,较好的解释了该现象.于是将传统的牛顿环等厚干涉推广到可同时演示光的偏振,扩大了牛顿环的教学与技术应用范围.
牛顿环 偏振光 可见度
1 武汉大学光电信息工程系,武汉,430079
2 广州市番禺第六建筑工程有限公司,广州,511400
目前激光牛顿环中心测量方法无法实现自动化、数字化、实时性,针对这一问题提出了基于Hough变换算法的软件实时处理方法.该算法利用图像边缘的梯度方向信息,很好地解决了一般Hough变换的无效累积问题,可以快速检测出圆心坐标.基本满足了实际应用的高精度导轨测量和准直测量.
激光牛顿环 Hough变换 圆检测 梯度方向 laser Newton rings Hough transform circle detection gradient direction
从基本原理上讨论了一种新型的实验力学研究方法面外云纹与牛顿环的联系与区别。从而阐明,面外云纹是由于影像干涉形成的,牛顿环的形成是属于相干光的定域干涉,它们具有本质上的不同。
面外云纹 牛顿环 相干光
