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西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)2019年5月5日光学工程
时间：2022-12-05 15:23:03 下载该word文档
1绪论1绪论1.1课题研究背景意义随着科学技术的不断进步与完善，精密测量技术和光波传输技术是光学研究领域中不可或缺的一个重要组成部分，它对一个国家的科技发展进步起着非常至关重要的作用。如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计出和制造出综合性能和单向性能均优良的产品；如果一个国家没有先进的光波传输技术手段，它也必将会处处受制于人，因此世界上各个国家都将精密测量技术与光波传输技术看的十分重要。在精密测量技术中，基于测量原理和测量方法的差异，测量技术可分为两类：直接测量技术和间接测量技术。直接测量技术并不需要建立复杂的数学模型，也不需要通过复杂的数学计算，只需要通过简单测量工具通过读数就可以直接获得测量结果。例如：使用直尺测量线段的长度，使用量角器测量角的大小等。间接测量技术需要根据测量的方法和测量的过程，设计出复杂的计算模型，通过待测物体与一些物理量之间存在的数学关系，使用测量工具先测量出这些物理量，在通过复杂的计算，计算出待测物体的真实值。例如：使用激光测距设备测量很远的距离或者很大的物体。直接测量技术很成熟，使用简单不需要大量计算，间接测量技术一般是在直接测量技术难以完成的情况下使用。非接触式测距技术一般通过声学、光学和电磁波学的方式进行距离测量，其中声波对外界环境要求较高，只能在大气环境下进行传播；电磁波由于不具有方向性，能量在传播的过程中损失较大，影响最后的测量结果；而光波方向性较好，能量集中，适合长距离传输，例如：现在使用的宽带都是采用光纤进行数据传输。非接触式测量方法是基于光电、电磁、超声波技术，在不接触物体表面的仪器元件的感觉上进行测试，可测试出测试对象的各种外观或内部数据特征。非接触测量可以较小的损害待测物本身的代价，又可以达到很高的测量精确度。在精密测量技术中和光波传输技术中，光电效应是一门重要的学科。而光学相位信息是光学属性的一个非常重要的组成部分。相位信息不仅可以体现光线本身的性质，又能表现出反射物质的光学特性。在各种测量中，相位信息影响着测量精度，有效处理相位关系是实际生产应用中的必备知识。本文利用平面镜作为反射平面，通过实验获取入射光和反射光的相位变化与反射角的关系。为精密测量和光波传输打下理论基础。1.2国内外相关研究状况1
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1.2.1激光测距技术国内外发展状况国内外早在20世纪70年代初的一些测量仪器就已开始采用了激光测距技术。1967年AGA公司将氢氖激光器产生发射装置作为激光发射光源，设计出了世界上第一套激光测距设备，该设备可以测量30km以上的距离，其测量的精度可以达到每千米误差只有一毫米。1993年，JohnM.Payne研制出的激光测距设备，在有合作设备的配合下，100m以内的测距精度误差只有50微米。2009年，HélèneTap-Béteille和LaurentGatet研制出的激光测距设备，使用神经网络算法输出电压值，通过综合考虑测距装置计算后得到的测量数据推断出实际距离的测量值，该设备几米的距离之内可以实现50微米以内的误差。2010年，CourdeC等人研制出了的激光测距设备，使用两个激光发射装置交替发射激光从而消除激光波动周期产生出来的误差，在几米以内的测量精度能够实现1微米以内的误差。现在，瑞士、德国和美国的激光测距公司生产的激光测距设备应用得较为广泛，广泛应用在军用和民用环境之中。LEICA的LSTD6150，可以测量0.2米至200米范围内的距离，其最高的测量精度可以达到3毫米。喜利得的PD42，可以测量0.2米至200米内的距离，其最高的测量精度可以达到1毫米。FLUKE的F416D，可以测量0.05米至60米范围内的距离，测量精度是2毫米，其发射装置可以发射的激光光源的波长为635纳米。目前针对移动目标的测量，现在已有实现大量生产的几千米测量范围内的激光测速设备，如美国Stalker公司的激光测速仪，其测量时间小于0.4秒。世界上的第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的，被称作柯丽达1型。1971年，美国军方率先配置了AN/GVS-3型红宝石激光测距系统。自此以后，