光電檢測原理與技術(shù)--第8章 非光物理量的光電檢測ppt課件

1、第第8 8章章 非光物理量的光電檢測非光物理量的光電檢測本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容8.1 光強型光電檢測系統(tǒng)光強型光電檢測系統(tǒng) 8.2 脈沖型光電檢測系統(tǒng)脈沖型光電檢測系統(tǒng) 8.3 相位型和頻率型光電檢測系統(tǒng)相位型和頻率型光電檢測系統(tǒng)8.4 利用物理光學(xué)原理的光電檢測系統(tǒng)利用物理光學(xué)原理的光電檢測系統(tǒng) 8.5 其它光電檢測系統(tǒng)其它光電檢測系統(tǒng)8.1 光強型光電檢測系統(tǒng)光強型光電檢測系統(tǒng)8.1.1 直接測量法直接測量法 8.1.2 差動測量法差動測量法 8.1.3 補償測量法補償測量法8.1.4 補償式軸徑檢測裝置補償式軸徑檢測裝置 8.1.5 利用比較法檢測透明薄膜的厚度利用比較法檢測透明薄

2、膜的厚度8.1.6 利用利用射線測量塊規(guī)厚度的裝置射線測量塊規(guī)厚度的裝置8.1.7 圓形物體偏心度的光電檢測圓形物體偏心度的光電檢測8.1.8 利用補償法測量線材直徑利用補償法測量線材直徑8.1.9 對圓柱形零件的外觀檢查對圓柱形零件的外觀檢查本節(jié)主要包括以下幾部分內(nèi)容：0/()/iI SCS 8.1.1 直接測量法直接測量法1. 直接測量法原理直接測量法原理 將攜帶被檢測物理量信息的光量，投射到光電探測器上轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大后由檢測機構(gòu)直接讀出待測量。 圖8-l所示為采用微安表直接讀出入射到光電探測器GD上的光通量。 R為校正電阻，用以校正回路的靈敏度。A表為讀出機構(gòu)。當探測器處于線性工作

3、區(qū)中，則有圖8-1 直接測量電路 （8-1）式中，為信號光通量；I為探測器產(chǎn)生的光電流；S為探測器的積分靈敏度；Ci為比例常數(shù)；a0為表針指零時的角度； a為輸出電流I所對應(yīng)指針的轉(zhuǎn)角。 在檢測回路中，重要特性是儀表指針的靈敏度Sy，可表示為：/yiSS C 在上述檢測回路中引入簡單的晶體管或其它放大器，如圖8-2所示。圖8-2 利用放大器提高靈敏度/yiSS K C儀表指針的靈敏度為（8-3）（8-2）選定滿度時對應(yīng)的轉(zhuǎn)角為a，則有 0()/()iCS K 式中，K為晶體管回路的放大倍數(shù)。（8-4）(8-5) (8-6) 2. 系統(tǒng)相對誤差和性能評定系統(tǒng)相對誤差和性能評定設(shè)某檢測關(guān)系為A=B

4、C/D，則增量間關(guān)系為2(/)(/)(/)AC DBB DCBC DD最大相對誤差為/A AB BS SD D 直讀法系統(tǒng)的最大相對誤差為/K KS S 式中，KK為放大系統(tǒng)放大率不穩(wěn)定所引起的相對誤差，它與放大電路中的電壓波動，環(huán)境溫度的變化，晶體管工作點的選擇等參量變化有關(guān)；S/S為光電器件靈敏度的相對誤差，它與探測器特性 的不穩(wěn)定性有關(guān)； /為測量機械指示值的相對誤差，它與機械結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性有關(guān)。8.1.2 差動測量法差動測量法 該方法采用被測量與標準量相比較，利用它們之間的差或比，經(jīng)放大后的測量數(shù)據(jù)去控制檢測機構(gòu)。圖8-3所示為利用電差動原理進行光通量檢測的例子。圖8-3 差動檢測系統(tǒng)1

5、. 測量原理測量原理2. 光電差動裝置光電差動裝置 為進一步提高檢測精度，消除不穩(wěn)定因素對檢測結(jié)果的影響，設(shè)計了由雙光路和電橋組成的光電差動裝置，其原理如圖8-4所示。圖8-4 雙光路光電差動系統(tǒng) 當兩電路光通量相差較小時，光電探測器GD1和GD2的靈敏度分別為S1和S2，在線性段中它們近似為常數(shù)。于是GD1產(chǎn)生的光電流I1=S11，R1上產(chǎn)生的壓降I1R1= S11R1；GD2產(chǎn)生的光電流I2=S22，Rw上產(chǎn)生的壓降I2Rw=S22Rw，所以電橋輸出的電壓U0為如果S1=S2=S，Rw=R1則有 (8-8)011122wUSRSR01121()USRSR (8-7) 兩光電探測器接收光通量

6、波動的影響分析如下：設(shè)圖中兩探測器接收到光通量 ，且 = n。因電源電壓波動等原因使光源輸出光通量發(fā)生變化，在兩光路上的光通量也將發(fā)生變化，其變化值為1和2，兩者間關(guān)系為 12/12 n21/即兩光束光通量分別為由 和 111 222 接收的光通量差為121122121() ()()(1) n 式中右邊第一項是原信號，第二項是因波動引起的誤差。當n1， 0。 1(1)n 在有些電路中，采用兩光通量比(除)的信號處理方法，那么光源波動的影響可以完全消除。設(shè) ， 則12/n 12/n 122211/()/()n (8-9) (8-10) 在光電差動測量中，精度在很大程度上取決于兩光電探測器性能上的

7、差異，兩者完全一致將十分困難。因此提出采用單光電探測器的設(shè)想，其裝置原理如圖8-5所示。其通量波形圖如圖8-6(a)所示。當12時，則產(chǎn)生交變信號，經(jīng)放大和相敏整流后輸出，波形如圖8-6(b)所示，幅值的大小表示兩通量的差值=1-2，信號的正、負表示的正負。3. 單個探測器的差動測量單個探測器的差動測量圖8-5 單接受器差動系統(tǒng) 圖8-6 單接受器差動系統(tǒng) 該檢測方法又稱補償直讀法，測量原理如圖8-7所示。圖8-7 單通道補償系統(tǒng)8.1.3 補償測量法補償測量法1. 單通道光電補償式測量單通道光電補償式測量 圖8-8所示是單通道利用光楔補償?shù)睦?。該系統(tǒng)增加了晶體管放大環(huán)節(jié)，由R1、Rw、Rc

8、和R0及晶體三極管BG構(gòu)成電橋，檢流計G作輸出指示。圖8-8 單通道光楔補償系統(tǒng) 采用雙光路雙元件進行補償測量時，信息光通量1可由下式導(dǎo)出 KSS2211即KSS2121)/( (8-11) 2. 雙通道光電補償式測量雙通道光電補償式測量式中，K為補償系數(shù)。這時相對誤差的最大值為：KKSSSS22221111 (8-12) 采用雙光路單元件進行補償測量時，則有S1S2S，l2K，最大相對誤差為KK2211 (8-13) 圖8-9所示是一種雙通道單探測器光電自動補償系統(tǒng)的原理圖。圖8-9 雙通道單探測器自動補償系統(tǒng)(1) 光楔動態(tài)補償法光楔動態(tài)補償法 在圖8-9所示雙光路補償裝置的基礎(chǔ)上，將可逆

9、電機換成恒速旋轉(zhuǎn)的電機，通過必要的傳動裝置帶動光楔不停地往返運動，造成光楔對入射光通量的不斷掃描，其補償作用從最小到最大，再從最大到最小往復(fù)進行。同時電機帶著刻有讀數(shù)的圓筒旋轉(zhuǎn)，電路也作相應(yīng)改變。當光楔到達其補償位置時，雙光路達到平衡，這時恰是放大器輸出電信號的過零點，利用脈沖電路產(chǎn)生信號脈沖，控制發(fā)光管使其短暫發(fā)光，照亮讀數(shù)簡上的被測讀數(shù)，供人眼觀察讀出。由于電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)，該裝置測速較快，其測速主要受人眼觀察速度的限制。3. 對快速變化過程的測量對快速變化過程的測量(2) 電動態(tài)補償法電動態(tài)補償法 利用電信號的動態(tài)補償法是將信號電流直接控制慣性極小的可控阻值元件，如晶體二極管或三極管等，把它

10、們作為補償器來實現(xiàn)電動態(tài)補償測量。這種純電路的處理方法可將檢測速度提高很多。 這里的關(guān)鍵是選用可控阻值元件，通常要求其阻值與控制電流或電壓成線性關(guān)系，且穩(wěn)定性好。圖8-10所示是鍺晶體二極管的R-f(I)曲線。由曲線可知，當電流I由0變化到I0之間，阻值變化基本呈線性，作為可控阻值元件只應(yīng)使用這一范圍。圖8-10 鍺晶體二極管的R=f(I)曲線利用晶體二管管實現(xiàn)快速電動態(tài)補償?shù)囊粋€例子如圖8-11所示。圖8-11 利用二極管的快速動態(tài)補償系統(tǒng)8.1.4 補償式軸徑檢測裝置補償式軸徑檢測裝置 該裝置利用光量變化對軸徑進行補償式檢測。其工作原理如圖8-12所示。圖 8-12 光門補償式軸徑檢測原理

11、圖其中放大器輸出電壓U0為)(210UUKU式中， K為放大器的放大倍數(shù)。 (8-15) (8-15) 8.1.5 利用比較法檢測透明薄膜的厚度利用比較法檢測透明薄膜的厚度 采用比較法原理測量透明薄膜厚度的裝置如圖8-13所示。 圖8-13 比較法薄膜厚度檢測原理 按照介質(zhì)對光吸收的指數(shù)衰減定律有 dkeII0式中，I透過物體的單色光強度；I0為射入物體的單色光強度；d為吸收物體的厚度；k為物體對單色光的吸收系數(shù)。8.1.6 利用利用射線測量塊規(guī)厚度的裝置射線測量塊規(guī)厚度的裝置 利用射線測定微小的偏差或微厚度的裝置如圖8-14所示。 圖8-14 射線厚度檢測原理 8.1.7 圓形物體信心度的光

12、電檢測圓形物體信心度的光電檢測 測定圓形回轉(zhuǎn)體偏心度的原理如圖8-15所示。 圖8-15 偏心度的檢測原理 8.1.8 利用補償法測量線材直徑利用補償法測量線材直徑 該裝置的工作原理如圖8-16所示。 圖8-16 補償法線徑檢測裝置 實際檢測時采用電磁振子和薄板構(gòu)成光調(diào)制器，調(diào)制頻率為50Hz。檢測和調(diào)制的關(guān)系，如圖8-17所示。 圖8-17 線徑檢測及調(diào)制原理 8.1.9 對圓柱形零件的外觀檢查對圓柱形零件的外觀檢查 該裝置原理如圖8-18所示。采用反射掃描方式進行檢測。 圖8-18 圓柱外觀檢測機構(gòu)原理 8.2 脈沖型光電檢測系統(tǒng)脈沖型光電檢測系統(tǒng)8.2.1 物體長度分檢裝置原理物體長度分

13、檢裝置原理 8.2.2 液位高度控制器液位高度控制器 8.2.3 光電探測信號碼的工作原理光電探測信號碼的工作原理8.2.4 氣體流量自動檢控裝置氣體流量自動檢控裝置 8.2.5 利用測量脈沖頻率測定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速利用測量脈沖頻率測定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速8.2.6 利用脈沖持續(xù)時間測定零件尺寸利用脈沖持續(xù)時間測定零件尺寸8.2.7 全脈沖法測定零件尺寸全脈沖法測定零件尺寸8.2.8 光柵數(shù)字測徑儀光柵數(shù)字測徑儀8.2.9 脈沖激光測距脈沖激光測距本節(jié)主要包括以下幾部分內(nèi)容：8.2.1 物體長度分檢裝置原理物體長度分檢裝置原理 如圖8-19所示為按長度自動分選的裝置，在傳送帶的兩側(cè)分別配制兩組光源探測器對5、7和

14、6、8，它們光軸間的距離恰應(yīng)等于產(chǎn)品4所需分類的長度。 圖8-19 按長度自動分選的裝置 如果工作中要對產(chǎn)品長度進行控制，則可采用圖8-20所示的三組光源一探測器對的方法。 圖8-20 產(chǎn)品長度檢控裝置 圖8-21 長度檢控邏輯圖 8.2.2 液位高度控制器液位高度控制器 液位高度的控制方法很多，這里介紹一種光電脈沖繼電器型的方法。其工作原理如圖8-22所示。 圖8-22 繼電器型液位高度控制器 8.2.3 光電探測信號碼的工作原理光電探測信號碼的工作原理 為區(qū)別傳送帶上同樣大小箱子中的不同物體，可在箱體外部某個確定的位置上，統(tǒng)一按物類信息預(yù)先印上不同的二進制信號碼。分類時用光電探測這些信號碼

15、，來區(qū)分不同的物類或其它所需的物類特征信息。光電探測信號碼的工作原理如圖8-23所示。 圖8-23 光電信號碼探測器 8.2.4 氣體流量自動檢控裝置氣體流量自動檢控裝置 該裝置是由轉(zhuǎn)子式流量計和光電探測器組成，原理如圖8-24所示。 圖 824 氣體流量檢控器 當流量變化時，可產(chǎn)生表8-1所示的幾種狀態(tài)，表中接收器受光照為“1”，不受光照為“0”，利用這些狀態(tài)的變化，通過放大器、數(shù)字電路，譯碼器和閥門等，就可進行流量控制，也可用指示燈進行報警。 8.2.5 利用測量脈沖頻率測定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速利用測量脈沖頻率測定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 脈沖法測定圓盤轉(zhuǎn)速的原理如圖8-25所示。 圖8-25 脈沖法轉(zhuǎn)速測定原理 光

16、源通過轉(zhuǎn)動圓盤上的小孔為光電接收器GD提供光脈沖。經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、放大和整形等電路輸出脈沖信號。設(shè)電機轉(zhuǎn)速是n(r/min)，圓盤上均勻開口數(shù)目為m，于是輸出脈沖的頻率為fnm60(Hz) ，則有 mfn/60(8-17) 8.2.6 利用脈沖持續(xù)時間測定零件尺寸利用脈沖持續(xù)時間測定零件尺寸 脈沖法測定軸徑的原理如圖8-26所示。脈寬的脈沖計數(shù)原理如圖8-27所示。 圖8-26 脈沖法測定軸直徑原理 圖8-27 脈寬的脈沖計數(shù)原理 如圖8-28所示是利用光電方法在勻速運動速度為v的傳送帶上測定零件長度的方法。通過測定光電探測器產(chǎn)個暗脈沖的持續(xù)時間t，測定零件的長度l。其關(guān)系為 。vtL 圖8-28

17、 傳送帶上工件長度檢測 8.2.7 全脈沖法測定零件尺寸全脈沖法測定零件尺寸 它是一種與零件運動速度無關(guān)的測試方法。只要被測零件移動單位長度。不管其運動速度的快慢均使檢測系統(tǒng)產(chǎn)生固定的n個脈沖，當被測物全部移過。共計產(chǎn)生m個脈沖，則零件長度為lmn。圖8-29所示是利用全脈沖法檢測零件尺寸的例子。其工作原理如下。 圖8-29 全脈沖法零件長度檢測原理 1. 計數(shù)脈沖發(fā)生系統(tǒng)計數(shù)脈沖發(fā)生系統(tǒng) 光電輸入系統(tǒng)A的作用是產(chǎn)生計數(shù)脈沖。工件置于傳送帶上，主動輪I帶動傳送帶移動的同時，也帶動輪轉(zhuǎn)動。輪的周邊打有均勻分布的小孔共n個。在周邊的某個位置上安裝光電探測器與光源對，構(gòu)成脈沖發(fā)生系統(tǒng)。主動輪每轉(zhuǎn)動一

18、周，對應(yīng)工件移動距離是D2，與此對應(yīng)產(chǎn)生的脈沖數(shù)是D1nD3。則一個脈沖對應(yīng)零件移動的距離l為132/nDDDl（8-18）2. 控制脈沖發(fā)生電路控制脈沖發(fā)生電路 光電輸入系統(tǒng)B的作用是產(chǎn)生控制脈沖。光源與對應(yīng)的光電探測器安裝在待測零件的兩側(cè)。當無零件擋光時，光束照射光電探測器產(chǎn)生正信號；當零件擋光時，無光輸入光電探測器，無信號產(chǎn)生。零件擋光過程產(chǎn)生暗脈沖，也就是控制脈沖，由光電輸入電路B輸出。 3. 系統(tǒng)檢測原理系統(tǒng)檢測原理 隨著主動輪的不斷轉(zhuǎn)動，由計數(shù)脈沖發(fā)生電路不斷產(chǎn)生代表一定移動量的計數(shù)脈沖，并從光電輸入電路A傳送給門2。而門2的開關(guān)是由待測零件是否擋光決定。當零件擋光時，由光電輸入電

19、路B給與非門1傳送暗脈沖信號，經(jīng)門1反相后成為控制脈沖，將門2打開，對應(yīng)暗脈沖或控制脈沖持續(xù)時間內(nèi)門2一直打開，計數(shù)脈沖經(jīng)門2給計數(shù)器計數(shù)，暗脈沖結(jié)束門2關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。這時計數(shù)器所計數(shù)如果是N，那么零件的長度為 NnDDDNll)/(132（8-19）8.2.8 光柵數(shù)字測徑儀光柵數(shù)字測徑儀 脈沖式光柵數(shù)字測徑儀工作原理如圖8-30所示。這種測試儀的測量范圍可達l00mm，分辨尺寸是0.0lmm，誤差0.025mm；最小分辨尺寸可達1m，誤差5m。 圖 8-30 光柵數(shù)字測徑儀 8.2.9 脈沖激光測距脈沖激光測距 脈沖激光測距原理是利用對激光傳播往返時間的測量來完成測距。當所計往返時

20、間為t、光速為c，那么所測距離l為ctl21（8-20） 脈沖激光測距的方框圖如圖8-31所示 。由脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、控制電路、時鐘脈沖振蕩器和計數(shù)顯示電路等組成。各脈沖波形之間的相互關(guān)系如圖8-32所示。 圖8-31 脈沖激光測距方框圖 圖8-32 脈沖波間的關(guān)系 8.3 相位型和頻率型光電檢測系統(tǒng)相位型和頻率型光電檢測系統(tǒng)8.3.1 激光相位測距法激光相位測距法 8.3.2 激光光波比長儀激光光波比長儀 8.3.3 雙頻激光干涉測長系統(tǒng)雙頻激光干涉測長系統(tǒng)8.3.4 激光流速計激光流速計 本節(jié)主要包括以下幾部分內(nèi)容：8.3.1 激光相位測距法激光相位測距法 該方法的原理是基于受正

21、弦調(diào)制的激光波束，通過測定波束傳播過程中相位的變化來確定待測的距離。設(shè)調(diào)制波形如圖8-33所示，若調(diào)制頻率為f，光速為，c，調(diào)制波波長c/f。 調(diào)制光波的相位在傳播中不斷變化，設(shè)調(diào)制波從A到B的傳播過程中相位的變化為，其值可用下式表示2)(2mMM（8-21）式中，M為零或正整數(shù)，相位變化的整周期數(shù)；m為小數(shù)，為 ，相位變化不足一周期的尾數(shù)。2/ 調(diào)制光波每前進一個波長，相當于相位變化2。與相位變化相對應(yīng)的傳播距離l為)(mMl（8-22）圖 8-33 調(diào)制波形 實際測距時，在調(diào)制波形B點的對應(yīng)處設(shè)置角反射器，使調(diào)制波束返回到測距機處，由專門的測相系統(tǒng)測定經(jīng)2l距離傳播后相位的變化量?？捎脠D8

22、-34所示的展開波形來說明。AB=BA,AA2l，于是有)(2mMl（8-23）或)()(2mMLmMls（8-24）式中， 相當于測尺的長度。2sL圖8-34 往返波形展開圖8.3.2 激光光波比長儀激光光波比長儀 激光光波比長儀是以激光器作為光源的干涉儀，如圖8-35所示。它以麥克爾遜干涉儀為基礎(chǔ)。 圖 8-35 激光光波比長儀的工作原理 待測零件的長度可由下式得出2/ Nl式中，l為待測物體長度；為激光的波長；N為計數(shù)器測得的脈沖數(shù)。（8-25）8.3.3 雙頻激光干涉測長系統(tǒng)雙頻激光干涉測長系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用了雙頻激光干涉法，除可獲得高測量精度外，對環(huán)境要求不高，適合現(xiàn)場使用。 雙頻激光

23、群是利用塞曼效應(yīng)的氮氖激光器。即在氦氖激光器的軸向增加一磁場，使其原發(fā)射的主頻線分解為兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏振光，且這兩束光之間有著不大的頻差。由于激光具有良好的空間和時間的相干性，因此上述兩束光之間雖有少量的頻差，但相遇時仍能產(chǎn)生干涉。這樣的干涉常稱為“拍”。 設(shè)振幅相同的兩束光，其頻率稍有不同，則其合成振動為：)2cos()2cos()(2211tfAtfAty（8-26）將其分解并組合后有 )2cos()21cos(2)(ftftAty式中，A為光波的振幅；f1, f2為兩束光的頻率，1，2兩束光的初相角； 為兩束光的頻差；其他參量間的關(guān)系為21fff2/ )(21fff212/ )(2

24、1合成振動的光強與振幅平方成正比： )21(cos422ftAI)212cos(1 22ftA（8-27） 光強隨時間變化，相鄰兩最大光強或兩對應(yīng)光強間的時間間隔為 fT /1（8-28） 可見光強以f為頻率，在04A2之間變化，把f叫作拍頻。采用光電探測器接收這一光強變化，就可獲得以f為拍頻的周期性電信號。圖8-36是雙頻干涉測長儀的光學(xué)系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)原理圖。 設(shè)棱鏡移動速度為v，則引起的頻率變化為：22/2fcvf減法器輸出的脈沖數(shù)N為 ldldtfcvdtfN2222222則有22 Nl式中，2頻率為f2的激光波長， ， 22fcvdtdl （8-29）（8-30）（8-31）8.3

25、.4 激光流速計激光流速計 激光測速是利用多普勒效應(yīng)原理。當光源和探測器之間存在相對運動時，光探測器接收到的光束的頻率不再是光源發(fā)出的頻率。如圖8-37所示。以v表示光源S對觀察者P的相對速度，以表示相對速度方向和光傳播方向之間的夾角，按多普勒效應(yīng)原理，觀察者在P點接收到光波的頻率f為)/cos1 (0cvff（8-32）式中，f0為光源發(fā)光的頻率；c為所處介質(zhì)中的光速。 對應(yīng)多普勒頻移為 cvffff/cos00（8-33）圖 8-37 多普勒效應(yīng)關(guān)系圖 激光流速計，如圖8-38所示。圖8-38 激光流速計 頻差f與流體流速間的關(guān)系為 )2sin(2sin20nvf式中，n為流體的折射率；v

26、為流速；0為激光在真空中的波長； 為流動方向和激光入射方向的補角；為散射方向與激光入射方向的夾角。（8-34）8.4 利用物理光學(xué)原理的光電檢測系統(tǒng)利用物理光學(xué)原理的光電檢測系統(tǒng)8.4.1 利用衍射測量細絲的直徑利用衍射測量細絲的直徑 8.4.2 利用全反射檢測液面的裝置利用全反射檢測液面的裝置 8.4.3 利用偏振光全反射檢測液面的裝置利用偏振光全反射檢測液面的裝置8.4.4 利用全發(fā)射和干涉原理的測力計利用全發(fā)射和干涉原理的測力計 本節(jié)主要包括以下幾部分內(nèi)容：8.4.1 利用衍射測量細絲的直徑利用衍射測量細絲的直徑 測量裝置原理如圖839所示。當用激光器或平行光束照射細絲2時，在其后較遠的

27、屏幕3上能獲得細絲的夫瑯和菲衍射圖。O點為中央亮紋，能量最多，各級暗紋和亮紋對稱地分布在兩側(cè)。被測細絲2的直徑d可依據(jù)衍射定律計算 sLd/式中,為光束的波長，L為細絲到屏幕之間的距離，s為衍射條紋相鄰兩暗紋之間或除中央亮紋外，相鄰亮紋之間的距離。 圖8-39 利用衍射測定絲徑 （8-35）8.4.2 利用全反射檢測液面的裝置利用全反射檢測液面的裝置 當光束從折射率為n1的光密介質(zhì)向折射率為n2的光疏介質(zhì)傳輸時，如果入射角大于或等于臨界角i0，這時光束在兩介質(zhì)介面處不產(chǎn)生折射，只將光束全部反射，臨界角i0可用下式表示 )/arcsin(120nni （8-36）利用全反射制成液面控制裝置的工作

28、原理如圖8-40所示。 圖8-40 液面全反射檢測裝置8.4.3 利用偏振光全反射檢測液面的裝置利用偏振光全反射檢測液面的裝置全偏振角ic又叫作布儒斯特角，表示為 12/nntgic 自然光以全偏振角入射到兩介質(zhì)介面上時，反射光中只有垂直于入射面振動的光束，而無平行于入射面振動的光束。也就是說，反射光是線偏振光。 利用偏振光全反射檢測液面位置的原理如圖8-41所示。 圖8-41 偏振光全反射檢測液面的原理 （8-37） 設(shè)棱鏡折射率為n1，液體折射率為n2，液面以上折射率為。于是滿足全偏振角的關(guān)系為 120/nntgitgi滿足全反射角的關(guān)系為 120/sinsinnnii利用 的關(guān)系，經(jīng)整理后有 1cossin22ii22221)/(1/nnnn（8-38）（8-39）8.4.4 利用雙折射和干涉原理的測力計利用雙折射和干涉原理的測力計 該裝置利用人工雙折射原理和偏振光干涉原理設(shè)計而成。當起偏振器、檢偏振器和雙折射晶體按圖8-42放置，從檢偏振器輸出的光通量與通過起偏振器的光通量0間有以下關(guān)系 220sin2sin式中，、分別為通過晶體尋常光與非尋常光之間的光程差和相位差。 在圖8-42的裝置中，由雙折射產(chǎn)生的尋常光與非尋常光的光程差為 CF式中，F(xiàn)為垂直作用于人工雙折射晶體表面的力；C為由材料決定的常數(shù)。 通過檢偏振器的光通量為)