Ronchi光栅莫尔条纹分析与建模.pdf

学号：P200601002 密级： Ronchi 光栅莫尔条纹分析与建模 Analysis and Modeling for Moire Pattern of Ronchi Grating 姓 名 朱孝立 学科专业 电路与系统 研究方向 传感器与信号处理 指导教师 陈军宁 完成时间 2009 年 4 月 ii 学校代码：10357 论文题目：Ronchi光栅莫尔条纹分析与建模 学科专业：电路与系统 研究方向：传感器与信号处理 作者姓名：朱孝立 届别：2009 导师姓名：陈军宁 教授 完成时间：二零零九年四月 iii Dissertation submitted to Anhui University For the Ph.D Degree Analysis and Modeling for Moire Pattern of Ronchi grating Ph.d Candidate ：Zhu Xiaoli Supervisor ：Prof. Chen junning Major ：Circuits and Systems School of Electronic Science and Technology Anhui University ，Hefei ，China April 2009 iv 摘 要 光栅莫尔计量具有高精度，宽量程，抗干扰和数字量输出的特点，广泛用于对 位移和转角等几何量的计量和控制。随着全球制造业数字化进程加快和我国光机电 一体化产品和设备的全面普及，国内外对光栅传感器的需求量快速增长，光栅传感 器正向高精度、高可靠、小型化方向发展。所以，从应用出发对莫尔计量理论做深 入的研究，探寻新的光栅传感器开发手段和方法对于莫尔计量技术发展具有重要意 义。 本文运用信息光学理论对当前广泛使用的透射型黑白计量光栅（Ronchi 光栅） 进行研究和分析，重点对光栅透射函数（Optical Transmission Function，OTF ）以及 由光栅副相对运动产生的莫尔条纹光场分布给予数学描述，建立了完整的莫尔条纹 数学模型 （Complete Transmittance Model of Moiré Pattern，CTMMP），在此基 础上，通过对数学模型的隐函数进行数值分析和拟合处理最后建立莫尔条纹的计算 机仿真模型。由于模型全面反映了莫尔条纹的衍射特性和谐波特性，所以具有很强 的理论和应用指导意义。初步的检验和验证表明：模型不仅能够对各种光栅参数下 横向和纵向莫尔条纹光场的透射特性给予准确预测，而且还可以对诸如光栅误差、 光源准直度等传感器的其它特性做扩展的仿真研究，为将来进一步建立