非接触式光谱共焦常见问题

随着精密仪器制造业的发展，对工业生产测量的精度和适应性要求越来越高，需要具有高精度、适应性强和实时无损检测等特性的位移传感器。光谱共焦位移传感器的问世解决了这个问题，它是一种非接触式光电位移传感器，可达到亚微米级甚至更高的测量精度。传感器对于杂光等干扰光线并不敏感，具有较强的抵抗能力，适应性强，且具有小型化的特点，应用前景广阔。光学色散镜头是光谱共焦位移传感器的重要组成部分之一，其性能参数对于位移传感器的测量精度和分辨率具有决定性作用。光谱共焦技术可以在医学诊断中发挥重要作用；非接触式光谱共焦常见问题

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。 高采样速率光谱共焦品牌企业光谱共焦透镜组设计和性能优化是光谱共焦技术研究的重要内容之一；

在实践中，光谱共焦位移传感器可用于很多方面，如：利用独特的光谱共焦测量原理，凭借一只探头就可以实现对玻璃等透明材料进行精确的单向厚度测量。透明材料上表面及下表面都会形成不同波长反射光，通过计算可得出透明材料厚度。光谱共焦位移传感器有效监控药剂盘以及铝塑泡罩包装的填充量。可以使传感器完成对被测表面的精确扫描，实现纳米级的分辨率。光谱共焦传感器可以单向对试剂瓶的壁厚进行测量,而且对瓶壁没有压力。可通过设计转向反射镜实现孔壁的结构检测及凹槽深度的测盘。（创视智能已推出了90°侧向出光版本探头，可以直接进行深孔和凹槽的测量）光谱共焦传感器用于层和玻璃间隙测且，以确定单层玻璃之间的间隙厚度。

根据对光谱共焦位移传感器原理的理解和分析，可以得出理想的镜头应具备以下性能：首先，产生较大的轴向色差，通常需要对镜头进行消色差措施，而该传感器需要利用色差进行测量，需要将其扩大化；其次，产生轴向色差后，焦点在轴上会因单色光的球差问题而导致光谱曲线响应的FWHM（半峰全宽）变大，影响分辨率；同时，为确保单色光在轴上汇聚到单一点，需要控制其球差；为保证传感器的线性度并平衡其各聚焦位置的灵敏度，焦点位置应尽量与波长成线性关系。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；

本文通过对比测试方法，考核了基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度。图5(a)比较了原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪测量曲线，二者低阶轮廓整体相似性高，但在靶丸赤道附近的高频段轮廓测量上存在一定的偏差。此外，白光共焦光谱的信噪比也相对较低，只适合测量靶丸表面低阶的轮廓误差。图5(b)比较了原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线，发现两种方法在模数低于100的功率谱范围内测量结果一致性较好，但当模数大于100时，白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据，这反映了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于共焦光谱检测数据受多种因素影响，高频随机噪声可达100nm左右。光谱共焦位移传感器可以应用于材料科学、医学、纳米技术等多个领域；线光谱共焦测距

光谱共焦技术可以对生物和材料的微观结构进行分析；非接触式光谱共焦常见问题

非球面中心偏差的测量方法包括接触式(例如使用百分表)和非接触式(例如使用光学传感器)。本文采用自准直定心原理和光谱共焦位移传感技术，对高阶非球面透镜的中心偏差进行了非接触精密测量。通过测量出的校正量和位置方向对球面进行抛光，纠正非球面透镜中心偏差，以满足光学系统设计的要求。由于非球面已经加工到一定的精度要求，因此对球面的抛光和磨削是纠正非球面透镜中心偏差的主要方法。利用轴对称高阶非球面曲线的数学模型计算被测环D带的旋转角度θ，即光谱共焦位移传感器的工作角。非接触式光谱共焦常见问题