高采样速率光谱共焦测距

该研究主要针对光谱共焦传感器在校准时产生的误差进行了研究。研究者使用激光干涉仪和高精度测长机分别对光谱共焦传感器进行了测量，并使用球面测头来保证光谱共焦传感器的光路位于测头中心，以确保安装精度。然后更换平面侧头进行校准，并利用小二乘法对测量数据进行处理，得出测量数据的非线性误差。研究结果表明：高精度测长机校准时的非线性误差为0.030%，激光干涉仪校准时的分析线性误差为0.038%。利用小二乘法处理数据及计算非线性误差，可以减小校准时产生的同轴度误差和光谱共焦传感器的系统误差，提高对光谱共焦传感器的校准精度。光谱共焦技术具有轴向按层分析功能。高采样速率光谱共焦测距

光谱共焦传感器使用复色光作为光源，可以实现微米级精度的漫反射或镜反射被测物体测量功能。此外，光谱共焦位移传感器还可以实现对透明物体的单向厚度测量，其光源和接收光镜为同轴结构，避免光路遮挡，适用于直径4.5mm及以上的孔和凹槽的内部结构测量。在测量透明物体的位移时，由于被测物体的上下两个表面都会反射，传感器接收到的位移信号是通过其上表面计算出来的，可能会引起一定误差。本文分析了平行平板位移测量误差的来源和影响因素。在线管道壁厚检测光谱共焦能测什么光谱共焦位移传感器具有非接触式测量的优势，可以在微观尺度下进行精确的位移测量。

具有1 mm纵向色差的超色差摄像镜头，拥有0.4436的图象室内空间NA和0.991的线形相关系数R²。这个构造达到了原始设计要求，表现出了光学性能。在实现线性散射方面，有一些关键条件需要考虑，并且可以采用不同的优化方法来完善设计。首先，线性散射的完成条件是确保摄像镜头的各光谱成分具有相同的焦点位置，以减少色差。为了满足这一条件，需要采用精确的光学元件制造和装配，以确保不同波长的光线汇聚在同一焦点上。此外，使用特殊的透镜设计和涂层技术也可以减小纵向色差。在优化设计方面，一类方法是采用非球面透镜，以更好地校正色差，提高图象质量。另一类方法包括使用折射率不同的材料组合，以控制光线的传播和散射。此外，可以通过改进透镜的曲率半径、增加光圈叶片数量和设计更复杂的光学系统来进一步提高性能。总结而言，这项研究强调了高线性纵向色差和高图象室内空间NA在超色差摄像镜头设计中的重要性。这个设计方案展示了光学工程的进步，表明光谱共焦位移传感器的商品化生产制造将朝着高线性纵向色差、高图象室内空间NA的趋势发展，从而提供更精确和高性能的成像设备，满足了不同领域的需求。

谱共焦测量技术由于其高精度、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高、对被测表面状况要求低、以及高分辨率的独特优势，迅速成为工业测量的热门传感器，在生物医学、材料科学、半导体制造、表面工程研究、精密测量、3C电子等领域得到广泛应用。

本次测量场景使用的是创视智能TS-C10000光谱共焦传感头和CCS控制器。TS-C系列光谱共焦位移传感器能够实现0.025µm的重复精度，±0.02% of F.S.的线性精度，10kHz的采样速度，以及±65°的测量角度，能够适应镜面、透明、半透明、膜层、金属粗糙面、多层玻璃等材料表面，支持485、USB、以太网、模拟量的数据传输接口。 光谱共焦技术可以实现对样品内部结构的观察和分析。

为了满足全天候观察的需求,设计了波段范围为可见光-短波红外宽光谱共焦光学成像系统。根据宽光谱共焦原理以及光学被动式无热化原理，设计了一个波段范围为0.4μm~2.5μm、焦距数为50 mm，F数为2.8的光学成像系统，该系统在可见光波段在奈奎斯特频率为30 lp/mm时传函值高于0.7，红外波段在奈奎斯特频率为30 lp/mm时传函值高于0.5，探测器选用为15μm×15μm、像元数为640 pixel×512 pixel碲镉汞探测器。该宽光谱共焦型光学系统均采用普通玻璃材料以及易加工的球面透镜,在温度范围-40℃~+60℃内对光学系统消热差,实现了无需调焦即可满足昼夜观察的使用需求,可广泛应用于安防监控、森林防火等领域。光谱共焦位移传感器可以实现对材料的变形过程进行精确测量，对于研究材料的变形行为具有重要意义。高精度光谱共焦选择

光谱共焦位移传感器可以实现对材料的振动频率和振动幅度的测量，对于研究材料的振动特性具有重要意义。高采样速率光谱共焦测距

表面粗糙度是指零件在加工过程中由于不同的加工方法、机床与刀具的精度、振动及磨损等因素在工件加工表面上形成的具有较小间距和较小峰谷的微观水平状况，是表面质量的一个重要衡量指标，关系零件的磨损、密封、润滑、疲劳、研和等机械性能。表面粗糙度测量主要可分为接触式测量和非接触式测量。触针式接触测量容易划伤测量表面、针尖易磨损、测量效率低、不能测复杂表面，而非接触测量相对而言可以实现非接触、高效、在线实时测量，而成为未来粗糙度测量的发展方向。目前常用的非接触法主要有干涉法、散斑法、散射法、聚焦法等。而其中聚焦法较为简单实用。采用光谱共焦位移传感器，搭建了一套简易的测量装置，对膜式燃气表的阀盖粗糙度进行了非接触的测量，以此来判断阀盖密封性合格与否，取得了一定的效果。基于光谱共焦传感器，利用其搭建的二维纳米测量定位装置对粗糙度样块进行表面粗糙度的非接触测量，并对测量结果进行不确定评定，得到 U95 为 13.9%。高采样速率光谱共焦测距