现代光学测试技术精选(九篇)

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第1篇：现代光学测试技术范文

关键词：自动化；仪器仪表；现状

1 自动化仪器仪表行业的技术类型

当前自动化仪表的产品技术的水平大致有四种类型：

（1）多年来的科技产品，如常用测温仪、压力仪表、显示仪表、传统流量仪表、仪器等简单的调整，这些技术变化不大，对于国内的公司可以掌握到核心技术，开发新产品和提高这些产品的技术，以满足国内需求，这些产品大部分技术含量较低。

（2）20世纪80年代和90年代初已引进技术和产品以及90年代的自主研发产品中期，我国的技术水平大致在90年代初期的国际水平。例如当时的美国的ROS0UNT电容式压力/差压变送器，来自法国伯纳德电动执行器，以及我国自主研发的流量计、阀门定位器、电动执行机构等。这些产品在国内企业都已经掌握制造技术，以及改进的市场应变能力和改善性的独立研究。由于多年的生产，质量和成本效益的技术水平具有一定的优势，是当前中小企业用户和主流产品的选择项目。

（3）目前，我国自主研发的高中档产品。代表性的产品如分布式控制系统（DCS）、电磁流量计、无纸记录仪、智能型电动执行机构等。其中，部分产品与国外产品的基本性能和水平已经接近，市场份额继续上升，核心技术与国际先进水平同步的基本组成部分。然而，由于工程设计质量、信誉等方面的原因，这些产品的应用对象仍然是中小工程项目或重大装备的大型项目、非主系统和非主要工位。此类产品已经有生产能源的一部分，该产品技术难度仍处于发展的研究阶段。

（4）三资企业产品和进口产品。所有这些都是高中档产品，重点项目为基础使用了大量的中型项目，如大型DCS、PLC、核电系统、0.075级以上的智能高精度压力/差压变送器、智能电动数字控制系统、高温高压、压差、耐磨损性、耐冲击性调节阀、质量流量计、多通道的超声波流量计、过程分析仪器等，用量较少、技术难度大、专用性强的品种，如轧制机械动态测试设备，纸张厚度检测仪器。这些产品大部分已经在生产的外商独资或合资企业，并拥有本地化比例高，但中国不具备关键核心技术，如传感器技术的变送器。发展工业自动化仪表，不仅要看产品的工艺和技术，涉及工程应用的水平。近年来，不少测控设备生产企业以及火电、石化、冶金和科学技术的企业应用和工程公司的其他部门已经在应用软件和优化软件开发及系统集成技术长足的进步。通过利用外资系统工程，应用技术掌握控制的一批大项目和设施。

2 自动化仪器仪表行业的技术现状

科学仪器方面，经过了很多付出，对于我国已经渐渐形成了科学测试仪器和测试技术教育研究和制造系统。到2014年，中国有100多所高校建立了先进的测试仪器和技术相关专业，并具有现代光学、光电子学、激光、分析化学、仪器分析，生物技术、新型传感器和其他尖端高科技和专业学科。例如清华大学、浙江大学、中国科学院一起投资于一个精密的测试技术和设备，开办了现代光学、超快激光光谱学、振动冲击噪声等实验研究。对真空仪器装置、光学仪器、生物芯片等具有国家工程技术作出了重点研究，形成了以中科院长为代表的十多家精密仪器及测试技术的专业研究机构，而且在市场上取得了一定的竞争地位，有北分瑞利、上海精科、清华同方、中科科仪等重点研究企业。

近年来自主创新取得了一些成绩，研究出了高水平产品。目前，我国生产的科学测试仪器一般达到上个世纪中期阶段的水平，包括色谱仪器、光谱仪、电化学仪器、研究光学显微镜、扫描电子显微镜、电子天平、离心机、电子万能试验机、超声波探伤仪探测器、X射线探伤机、电子经纬仪、电测仪表。部分产品目前接近或达到国际上类似的水平，如微波等离子光谱仪，便携式光离子化气相色谱仪，原子荧光光谱仪、全自动远程诊断光学显微镜等仪器。

3 器仪表行业将突飞猛进

科学技术和自动化的飞速发展，我国自动化仪器仪表行业也有了新的变化和新的发展。高新技术自动化仪器仪表产品，将成引领自动化仪器仪表科技产业的未来发展。

近20年来，微电子技术、计算机技术、精密机械技术、高密封技术，特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术和生物技术等高新技术得到了迅猛发展。在这样的背景和情况，不断地对自动化仪器仪表更高、更新的附加要求，例如要求更快、更高的灵敏度，更好的稳定性，较少的样本量，检测微损甚至无损，遥感遥测更多的距离，以带来更方便、更便宜、无污染、更快捷等优点，同时也为自动化仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力，并给自动化仪器仪表的进一步发展提供了物质、知识和技术基础。

特别要注意的是：在过去的10年中，由于纳米技术给机械研究带来更精密的成果，现代分子水平、基因水平，以及特种功能材料研究超高精度性能生物科学的研究成果和具有全球性技术的网络推广成果的应用，其中包括大量的最新技术成果竞相当代问世，使得仪器领域发生了根本性的变化。通过分析，我们可以看到一个具有现代化的高科技仪器，不仅这是主要特点，并且它是振兴自动化仪器仪表业的必由之路，是新世纪自动化仪器仪表行业的导航。

伴随现场总线的问世，对过程测控仪表的发展带来了很大的转折。现场总线是用于现场智能化仪表与控制室之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。满足了广大用户的实际需求，也是各大制造厂商的技术竞争结果，给计算机技术、通信技术和控制技术在工业控制领域的产物带来了提升，实现了高精度、高性能、高稳定、高可靠、高适应性，多功能、低消耗的发展空间，也带来了很大的提升动力。可见应用领域，尤其对于非传统应用领域的拓展，给自动化仪器仪表的持续发展带来了新的动力。

参考文献

[1]北极星电力网新闻中心.仪器仪表行业“十二五”规划之行业关键技术，2011-7-7.

[2]沈黎.WJ公司发展战略研究[D].华东理工大学，.2012-10-18.

第2篇：现代光学测试技术范文

关键词：

球面检测系统； 泰曼-格林原理； 在线性； 结构设计

中图分类号： TH 744.3 文献标识码： A

引 言

光干涉法由于具有很高的测量精度，经常应用在许多精密、超精密加工测量工作中[1，2]。光学零件作为一种精密加工的元件，其加工过程控制和最终的结果检验都依靠光学干涉法，即通过干涉的方法检验光学零件面形偏差。通常采用光学样板法或干涉仪测量，在垂直于一个圆形检验范围内的位置所观察到的干涉条纹（通称光圈）的数目、形状、变化和颜色来确定其面形偏差[3-5]。

目前国内外多种类型的干涉仪可以实现对球面光学工件面形的精确测量。这些干涉仪器从干涉图样信息获得被测球面面形的象散偏差及局部偏差，采用精密导轨根据球面球心和顶点之间的距离测量出光学工件的曲率半径，但这些仪器大都用于光学零件的最终检验，而且通常价格昂贵、体积庞大，并不适用于对加工过程的质量控制。在加工过程中的检验目前主要还是通过光学样板法来检验，这种方法每次只能检测一片，而且在检测的过程中光学样板通过加压直接接触被检镜片，容易对已加工好的球面造成二次伤害，效率低，不能适应现阶段大批量的生产现状。

现设计一种能现场应用、特别是对加工过程中的零件作在线检测的小型化、价格低廉的面形检测系统，实现在线快速无损检验球面镜片的面形质量，提高生产效率，降低成本。

1 系统的基本原理

泰曼-格林干涉仪可以用来测量棱镜、玻璃平板的材料均匀性，同时也可以用来测量光学系统的综合质量[6]。由于泰曼型的干涉仪属于双光路干涉可以获得等厚干涉，对于被测件的反射率要求较低，容易获得对比度较好的干涉图样[7]，因此采用泰曼-格林原理来设计用于加工过程中产品质量控制的在线检测系统。

图1为该系统的测量原理图。激光束经扩束后，光束垂直射入一分光棱镜，反射光射入参考面，经反射后沿原路返回，形成参考波前；透射光射入被测面，经反射后沿原路返回，形成测试波前。参考波前与测试波前经分光棱镜汇合后形成干涉，在观察接收屏处可以观察到干涉条纹。

该干涉系统的特点在于用光学车间已有的光学样板或者经过检验合格的镜片、或者客户提供的样品来作为参考镜，采用不同的光学样片就可以对相应的光学镜片进行检测，不受“凹”、“凸”面的限制。光学样板作为光学元件生产的必需品很容易获得，如果没有样板也可以用经过检验合格的镜片、或者客户提供的样品，可以满足测量的需要。

2 系统结构的设计方案

对于这种新型的检测系统，其特点是可以用来对生产中的没有下盘的镜片进行检测，从而对加工过程起到指导作用，缩短加工时间提高生产率。系统采取的是分振幅型的干涉，通过对干涉场内条纹的数目、弯曲量来确定被检物体的面形偏差，由此确定该镜盘的生产是否达到进入下一道生产工艺的标准。考虑到观察的方便以及后续的处理，采用CCD将干涉图像采集传输到电脑进行计算和显示。由于用CCD对图像进行采集，拍照曝光时间可以很短，因此对振动和温度变化带来的影响并不是十分敏感。同时考虑到要更好的防震，干涉仪可以配合防震平台使用。

2.1 系统结构

球面在线检测系统的样机设计方案如图2所示，先将一个光学样板靠紧在圈口的上端面上，然后再将一个完全相同的光学样板（或者检测后充分相似）夹紧在仪器的右边。这时开启激光器，使其射出的平行光通过空间滤波器后入射到扩束镜，扩束镜端口装有可调光阑，通过调节光阑大小来获取适合检测口径的光束直径，来适应不同口径大小的镜片的检验，同时减少杂光对干涉光路的影响。扩束光束入射到分光棱镜后分成两束光，一束光沿着光轴X方向射向光学样板的基准面上，经反射后返回，形成参考波前；另一束光沿光轴Y方向射向圈口上的光学样板的基准面，经反射后返回，形成测试波前。参考波前与测试波前经分光棱镜汇合后产生干涉，在观察接收屏上可以观察到干涉条纹。

2.2 调试

通过多维调节装置（图2中未标）调节右边的光学样板的光轴与扩束镜的光束的中心轴线重合，并在中心轴线方向上移动使两束光束的光程大致相等，在观察接收屏上可以观察到干涉条纹。由于采用激光做光源，相干长度足够长，可在很大的深度范围内观察到清晰的干涉条纹。在中心轴线方向上调节光学样板观察干涉条纹，当干涉条纹数目最少时，此时的位置即为两块光学样板的基准面的顶点距离分光器的中心等间距的位置，固定光学样板的位置。观察接收屏沿光学样板的光轴中心线方向可以前后移动，以便得到合适大小的干涉图样。

2.3 测试

将圈口上的光学样板换成镜盘上的待测透镜，圈口上端面的三个定位钢球可以实现将放置其上的待测透镜的待测面所在球面的球心处于三个钢球组成的三角形的几何中心垂线上。该垂线与扩束镜的光束的中心轴线重合，并且待测透镜的待测面所在球面的球心也位于中心轴线位置，无需再次调节就可以得到干涉条纹。采集此时干涉条纹的图像并进行特征分析计算，就可以得到待测透镜的待测面的半径偏差、像散偏差、局部偏差等。光学样板的基准面的曲率半径可以由球径仪等仪器精确测量得到，由此可以计算得到待测透镜的待测面的曲率半径。

3 系统结构的实现

根据球面在线检测系统的设计方案，最重要的是要保证光路的正交对称性。考虑到实际的应用，样板尺寸小较易调节，因此对于该双光路系统采取固定其中被测件光路，调节样板光路来实现双光路的正交对称和等光程。

球面在线检测系统主要由支撑机构、固紧机构、光路调节机构和图像采集机构组成。

3.1 固紧机构的设计

分光棱镜作为整个正交光路的核心，其位置发生一点点相对改变，都会使得光路系统发生改变，要保证光路的稳定必须对棱镜进行合理的定位固紧。因此将棱镜和固紧机构作为独立的装配组件通过刚性定位弹性紧固，将其固紧在正交光路的中心并保持稳定。

设计方案考虑到结构的稳定和安装定位的方便采用直角分光棱镜，选取其底面为主定位面，右侧面为辅助定位面，用非工作面的前后两面分别加压条弹性夹紧，限制各个方向的自由度。考虑到安装方便，采用前后通透式的结构，安装时可以夹持非工作面将棱镜放入合适位置，而不碰触工作面；同时前后压板与分光棱镜之间添加弹性元件，通过调节压板上的螺钉来实现弹性固紧；顶部和左侧留出余量使得棱镜的位置在一定范围范围内可调，以保证位置精度的同时降低加工成本。三维定位精度依靠数控设备的加工精度保证。

3.2 光路调节机构的设计

系统采取的是正交双光路结构，这样可以方便得到等厚干涉。为了使光路调节简便、快捷，选择固定其中的检测光路，作为等光程调节过程中的“基准”。

光学镜片生产过程中主要是通过观察镜片与光学样板之间的产生的干涉条纹，来获取镜片的面形偏差，以判断镜片是否符合进入下一道工序的标准。这就对调节机构的精度提出了较高要求。

光学样板一般都是圆柱形物体，因此采用镜筒式的装夹结构对其进行固紧[8]，同时根据其形状特征采用了新型的等光程调节机构，如图3所示。

3.2.1等光程调节结构

考虑到样板的形状特征和设计要求，设计了一套螺纹微调节机构（见图3），来实现光路中等光程部分的调节。

实际生产过程中，光学加工车间一般根据设计者的要求来制作相应的样板，因此依照样板的极限尺寸设计了样板镜筒，并配合相应的隔圈、压圈来适应不同尺寸的样板。将样板镜筒装入有径向开槽的套筒中，样板镜筒通过导钉与套筒关联，沿槽拨动导钉，通过观察条纹的变化，可以找到一个接近等光程的位置实现粗调。

细调主要通过螺旋传动实现。螺旋传动不但传动平稳，而且传动精度高，结合样板的外形特点，比较适合用于微量调节。同时在样板镜筒外部设计的螺纹微调节机构，通过旋转与套筒同心的调节环，来实现样板镜筒的微量移动。样板镜筒的移动量L与调节环的转角α有以下关系：

4 结 论

基于泰曼-格林原理设计了一种适合生产过程中对产品进行在线检测的干涉仪，并对其结构进行了设计。该干涉仪结合光学车间的现有条件，用光学车间里现有的各种不同曲率半径的光学样板产生干涉的参考波前，与待测镜片产生的测试波前产生干涉，通过对干涉图像进行分析计算，可以测出球面镜片的面形偏差、局部偏差和曲率半径，并且可实现快速无损非接触在线检测。同时没有采用测量导轨，使仪器小型化。设计专用的调节机构，调节方便。通过实验证明该仪器不但较容易获取干涉图像，而且图像清晰、稳定。通过该干涉仪的应用，可以大大地提高生产效率，降低成本，适应镜片大量生产的需要。

参考文献：

[1] MALACARA D.Optical shop testing[M].2nd ed.New York：A Wiley-Interscience Publicaton，1992：1-89.

[2] 郭隐彪.激光检验技术的发展[J].中国光学期刊网，2006，43（10）：71-73.

[3] 《光学零件工艺手册》编写组.光学零件工艺手册（上册）[M].北京：国防工业出版社，1977：277-288.

[4] 苏大图.光学测试技术[M].北京：北京理工大学出版社，1996：125-166.

[5] 王占芹，于瀛洁.光干涉在光学元件面形测量中的应用[J].物理测试，2006，24（2）：35-38.

[6] 郁道银，谈恒英.工程光学[M].2版.北京：机械工业出版社，2006：318-324.

[7] 王 青.干涉原理与干涉仪标准的思考[J].江苏现代计量，2008，28（5）：35-37.

第3篇：现代光学测试技术范文

【关键词】中空玻璃，遮阳系数，建筑节能计算、检测

门窗幕墙作为围护结构节能的薄弱环节，其热工性能已经成为建筑节能设计、工程验收的重要指标之一。目前国家标准《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411-2007）也把玻璃的遮阳系数作为门窗、幕墙节能工程验收的指标之一。但是对于玻璃产品设计、工程验收，目前存在依据标准不一致的问题，及在工程中玻璃产品进场复验时如何取样等问题，目前的相关标准中都没有明确，为节能工程验收带来了很多隐患。在玻璃的节能特性指标中，最主要的是遮阳系数和传热系数这两项性能参数。最近几年，新制定的标准中都增加了玻璃遮阳系数的详细限制指标。对于建筑玻璃指标，因此无论是生产企业还是建筑设计人员都必须全面准确地理解遮阳系数的内容和应用知识。

建筑上使用三种类型的遮阳系数：玻璃（单片、中空等）的遮阳系数、包含框材在内的门窗遮阳系数、包括外遮阳装置或百叶影响的综合遮阳系数，其中玻璃的遮阳系数是基础。

1、遮阳系数所检测的是太阳辐射的全光谱能量。包括300nm-2500nm波段的紫外光、可见光和近红外光，这些光射进入室内后都能间生热量。遮阳系数越小，进入室内的太阳光越少，能够产生的热量越小。遮阳系数低并不直接意味着可见光透过率也低，因为在保持可见光透过率不变时，降低近红外透过率也可以降低遮阳系数。

2、遮阳系数不公包括太阳光直接穿透玻璃进入室内的部分，还包括玻璃二次热传递的能量。玻璃本体会吸收一部分太阳光的能量，自身温度升高，此时玻璃会通过辐射和对流的方式向室内进行第二次热传递。例如某种类型的茶玻太阳光直接透射比为50%，而它的太阳能总透射比为63%，多出来的13%能就是茶玻吸收热量后向室内二次传递的部分，越是着色深易吸收热量的玻璃，二次传递的热量越多。

3、遮阳系数是一个与3mm透明玻璃的比例值，不等于样品玻璃的太阳光总透射比。例如当玻璃的遮阳系数为0.5时，不能认为此块玻璃能让50%的太阳辐射热量进入室内，应理解为此玻璃能透过的太阳热量是标准3mm白玻透过热量的50%。当玻璃的遮阳系数为1.0时，表示此样品的太阳光总透射比等于标准3mm白玻的太阳光总航向比。遮阳系数为0时，表示样品既不能直接透过太阳光，又不能吸收后二次传递太阳光能量。

4、遮阳系数控制的热量与传热系数控制的热量不是同一种热量。后者是指由温度差引起的热量传递，前者主要针对的是太阳辐射。

《建筑节能施工质量验收规范》（GB50411-2007）（以下简称“GB50411”）于2008年实施之后，各地建筑工程均开始了节能验收工作，其中就对玻璃的遮阳系数提出了进场复验的要求。但是在近3年的节能验收工作中，我们逐渐发现玻璃遮阳系数检测存在以下的问题：

（1）多年以来，我国的工程界一直在采用国外的标准体系与相关计算软件，在GB50411对玻璃遮阳系数提出进场复验要求之后，相关单位多数采用国标《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线反射比及有关窗玻璃参数的测定》（GB/T2680-94）（以下简称“GB/T2680”）作为测试标准进行玻璃的遮阳系数测试，但是此标准中并未给出中空玻璃遮阳系数的详细测试、计算方法，也有依据行业标准《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2003）（以下简称“JGJ113”）进行计算，更有依据国外标准的情况，这就出现了由于标准依据不同导致的检测差异，对节能验收工作带来了困难。

（2）按照GB/T2680，采用分光光度计进行玻璃系数检测时，对玻璃样品尺寸有限制要求，多数仪器均要求在100mm×100mm以内。GB50411规定需要对玻璃遮阳系数进行进场复验，并采用现场见证取样。目前工程使用的均为钢化玻璃，无法切割为仪器可使用的样品尺寸，工程检测只能使用玻璃生产商另外制作的样品，也就是无法真正实现工程现场见证取样送检，所以目前的玻璃遮阳系数检测标准并不完全能适应工程验收需要。

我国在研究、总结欧美国家相关技术标准的基础之上，结合我国的工程标准，由广东省建筑科学研究、中国建筑科学研究院等单位编制了国内首本门窗幕墙热工性能计算标准――《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T 151-2008），并于2009年5月1日起实施。JGJ/T 151对以下内容都给出了相应的计算方法：

（1）玻璃光学热工性能计算；

（2）框传热计算（线传热系数法）；

（3）门窗幕墙热工性能计算；

（4）结露性能评价、计算；

（6）遮阳系统计算；

（7）通风空气间层传热计算；

（8）计算边界条件。

第4篇：现代光学测试技术范文

关键词： 虚拟现实； 双目视差； 近距显示； 视觉舒适度

中图分类号： TN27?34； TM417 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）01?0140?05

Abstract： The virtual reality technology developed rapidly， and has been widely used in many fields， but the traditional CAVE system is difficult to promote and popularize due to the large floor space， high cost and difficult installation and adjustment， therefore， the research and development of the portable CAVE system has great significance to the popularization and development of the virtual reality technology. According to the features of the portable CAVE system， the visual optical system was designed， the distortion correction of the projected image and random dot stereogram generation algorithm are studied， and the close range stereoscopic display system based on visual optical system adjustment was built. The subjective evaluation experiment of the visual comfort degree was designed and implemented to explore the relationship between the visual fatigue degree and parallax caused by the close range display. The visual comfort degree of the stereoscopic display system based on visual optical system was assessed. This technology provides a reference foundation for the study of the portable CAVE system， and has a certain practical significance to the development of the virtual reality technology and the study of the stereoscopic visual comfort degree.

Keywords： virtual reality； binocular disparity； close range display； visual comfort degree

0 引 言

近年恚虚拟现实技术发展迅速，已经被广泛应用于军事训练、医学实习、娱乐游戏等诸多领域。传统的虚拟现实显示系统虽然技术成熟，但存在一些弊端，因此便携式CAVE系统的概念应运而生。本文搭建了近距立体显示原型系统，通过主观实验，探究了便携式CAVE系统中双目视差的感知深度和单眼聚焦感知深度的差异，以及用户可接受的视觉舒适范围，对基于目视光学系统调节的立体显示系统的视觉舒适度进行评估。

1 立体视觉舒适度的评估方法

1.1 刺激方法的选择

为了避免视差的时间积累效应，实验采用双刺激连续分级法。为控制实验过程中产生的习惯误差，不同视差的立体图按照随机序列交替呈现，且各视差出现的次数相等，整个序列中在前在后的机会相等。

实验的具体刺激方法是：将波纹中心在零视差处的刺激物记为基准图波纹中心在其他位置的刺激物记为待评估图每次施测依次显示三个刺激物，其顺序为或者其目的是强迫用户改变双眼的辐辏角度。每个刺激物显示1.5 s，三个刺激物共显示4.5 s，不同视差的待评估图像随机出现。被试者要独立地进行观测，选出其中一个与其他两个波动方向不同的刺激物，并对该过程的视觉舒适度进行主观评分。同一组图像需随机显示两次以便对评分结果进行一致性检查。

1.2 反应指标的选择

反应指标的选择应依据以下原则：

（1） 无害性。所选取的反应指标不应对被试者产生身体伤害，同时不能对被试者产生负面心理影响，阻碍实验的继续进行。

（2） 无干扰性。所选取的反应指标在测量过程中不能干扰被试者正常观看图像。

（3） 敏感性。所选反应指标应该能够有效地反应出视觉舒适度和视觉疲劳程度。

根据分析，实验主要采用主观评估方法对视觉舒适度进行研究。主观评价方法更适用于对视觉舒适度进行综合评价。舒适度的主观评价方法[1]主要是让被试者在观看立体图像前后根据自身的视觉状况填写问卷，并对问卷的结果进行统计分析。

1.3 主观量表设计方法

主观量是指用户对客观刺激产生的主观度量，又称心理量[2]。在视觉实验中，主观评估方法需对被试者心理量进行测量。主观实验中的心理度量表主要包括：强迫选择度量表、图示度量表和数值度量表。

（1） 强迫选择度量表。强迫选择度量表是在主观评估实验时主试者提供一些对立相反的词语让被试者做出选择。强迫选择度量表可以避免被试者受到他人的影响，但可能会使被试者产生抵触情绪，因为大多数人不愿意让自己处于两难选择的境地。

（2） 图示度量表。图示度量表好比一个温度计，通常用一条直线表示，直线两端具有相反程度的词语。这条直线可以是水平的，也可以是垂直的。实验中被试者需在直线上做标记，实验后主试者用标尺对标记进行度量，将它转换成数字并进行统计。图示度量表的数据统计工作较为复杂和繁琐，本文实验的数据量巨大，因此图示度量表并不适用。

（3） 数值度量表。在数值度量表中，被试者根据事先定义的数字等级进行评定，一般为7级评分或5级评分。在视觉舒适度研究中，可设计度量表如下：非常舒适、舒适、一般、不舒适、非常不舒适。设定等级分值时可以考虑“非常不舒适”为-2分，“不舒适”为-1分，“一般”为0分，“舒适”为1分，“非常舒适”为2分；也可以考虑“非常不舒适”为1分，“不舒适”为2分，“一般”为3分，“舒适”为4分，“非常舒适”为5分。通常情况下不管哪种处理和分析得到的结果是等效的。

本文实验为了使被试者容易理解，考虑一般人的思维模式，将数值度量表等级设计为：“非常舒适”为1分，“舒适”为2分，“一般”为3分，“不舒适”为4分，“极不舒适”为5分。舒适度量表如表1所示。

2 近距立体显示实验系统

2.1 目视光学系统

在便携式CAVE系统中，需要利用目视光学系统调节用户眼睛的调节距离，使人眼不再聚焦于屏幕上。本文实验的目的是研究经过目视光学系统调节后的单眼调节距离和双眼辐辏距离的差异对用户视觉舒适度的影响。实验中需通过改变目视光学系统的屈光度来改变被试者单眼的调节距离。考虑到人眼作为自然界的最高级光学接收系统，具有极强的自我适应和调节能力，因此，本系统选用单片式目镜即可满足基本的成像要求。

2.2 随机点立体图的生成

随机点立体图像对的生成算法如下：

设基面为视差面为

（1） 将基面沿纵方向均分成块，左边第一块区域为原始区，其余各块区域均为重复区域。重复间距为d必须小于瞳距。

（2） 在原始区内画一个随机点

（3） 令得到一新的点如果点在面内，则令如果点不在面内，则令然后在处画出这个新点。

（4） 重复上述步骤（2）、步骤（3），直到图面上布满适当密度的随机点为止。

2.3 投影图像的畸变矫正

本系统应采用侧投影的方式，在这种情况下投影图像会产生畸变，应进行投影图像的畸变矫正。进行投影图像的畸变矫正的模型是将真实投影机的投影图像变换为虚拟投影机的投影图像，从而恢复原始图像[5]。其基本过程是：根据透视变换原理，先计算出投影机图像平面到投影平面的单映矩阵，再将投影机图像平面上的所有像素点乘以这个单映矩阵后进行显示，那么屏幕上获得的图像就是校正后的图像。

3 近距立体显示系统的舒适度评估实验

3.1 实验目的及原理

本实验的主要目的是研究基于目视光学系统调节的近距立体显示系统中单眼感知深度（调节距离）和双眼感知深度（辐辏距离）[5]的差异对用户视觉舒适度的影响。

由式（8）可知，当眼睛到屏幕的距离和瞳距一定时，通过改变立体图像对的水平视差可以改变被试者的双眼感知深度（辐辏距离）。

3.2 被试者筛选及培训

筛选工具：数字化立体视觉检查图（立体视觉检查卡、立体视锐度检查卡）、瞳距测量尺。

本实验被试者的筛选流程如下：

第一步：询问被试者眼部的健康状况、有无色盲、是否做过眼部手术、是否有眼部病史，如结膜炎、眼眶骨折等，筛选出眼睛健康且无病史的被试者。

第二步：进行立体视觉测试，检查被试者的双目立体视觉是否正常，排除立体盲。

第三步：对立体视觉正常的被试者进行立体视锐度测试，筛选出立体视锐度小于60 arcmin的被试者。

第四步：对被试者的年龄、性别、视力、瞳距、有无主观实验经验、是否从事立体视觉相关工作等基本信息进行记录[6]。

榱吮苊獗皇哉哂捎诓皇煜な笛榱鞒毯筒僮鞴程而影响实验结果的准确性，实验前需对被试者进行相关培训和模拟练习。

首先，采用无偏向性的语气向被试者讲解实验目的、评价类型、评价等级和时间限制等内容，使被试者正确透彻地理解评判标准，并向被试者展示舒适度明显不同的若干立体图像示例。

然后，让被试者进行模拟练习，模拟练习的内容与正式的实验过程类似。被试者连续观看三组立体图像后，用选择器输入差异图像的编号并对该组立体图像引起的视疲劳程度进行评分，练习时间为3 min。

培训完成后，被试者即可进行正式的主观视觉舒适度评价实验。

3.3 实验过程

实验1：探究近距显示引起的视觉疲劳与视差的关系

被试者佩戴屈光度为0的目视光学系统，在距离屏幕0.6 m的位置观察随机出现的立体图像，并进行视觉任务测试和主观舒适度评分。实验1设定刺激物的中心到被试者的距离（辐辏距离）分别为0.79 m，0.94 m，1.15 m，1.50 m，2.14 m，3.75 m，且随机出现。调节距离为0.6 m。

实验1共进行36组小测试。每组测试会连续出现3幅立体图像，被试者双眼融像[7]后，可看到立体图像出现正弦波纹的效果，被试者需选出一个与其他两个正弦波动方向不同的立体图像，利用选择器将它的编号输入到主机系统中。然后对该组小测试产生的视觉疲劳症状进行主观评分。

时间安排及流程：三种位置（1，2，3）×6种辐辏距离（0.79 m，0.94 m，1.15 m，1.50 m，2.14 m，3.75 m）×2种显示序列（B?Xi?B或Xi?B?Xi）=36次施测，每次施测时间为1 min×36次=36 min。

实验2：探究基于目视光学系统调节的立体视觉舒适度

被试者随机佩戴屈光度分别为的目视光学系统，在距离屏幕0.6 m的位置依次进行3个亚组的实验，实验2中设定刺激物的中心到被试者的距离（辐辏距离）分别为0.79 m，0.94 m，1.15 m，1.50 m，2.14 m，且随机出现。人眼的调节距离分别为1.09 m，1.50 m，2.40 m。

实验2中每个亚组各进行30组小测试。每组测试会连续出现3幅立体图像，被试者双眼融像后，可以看到立体图像出现正弦波纹的效果，被试者需选出一个与其他两个正弦波动方向不同的立体图像，利用选择器将它的编号输入主机中，然后对该组小测试产生的视觉疲劳症状进行主观评分。

时间安排及流程：3种透镜度数×3种位置（1，2，3）×5种辐辏距离（0.79 m，0.94 m，1.15 m，1.50 m，2.14 m）×2种显示序列（B?Xi?B或Xi?B?Xi）=90次施测，每次施测调节时间为1 min×90+15 min间隔休息×2=120 min。

3.4 实验结果分析

（1） 近距显示引起的视觉疲劳与视差绝对值[8]呈正相关

将实验1中24个被试者的舒适度主观评分根据不同的辐辏距离进行均值统计。当视差取绝对值时，视差绝对值和视觉舒适度主观评分值经过线性拟合后得到两者的关系模型为：

视差绝对值和视觉舒适度主观评分值的线性相关度为具体见图2。实验结果表明，视觉舒适度的主观评分与视差值呈线性关系，也就是说，对于近距立体显示单眼聚焦和双眼辐辏的不一致性所引起的视觉疲劳与立体视差值成正比关系。单眼聚焦和双眼辐辏的差异越大，产生的视疲劳程度越大，这个结果与大部分研究结果相一致。

（2） 主观舒适度与理论值的符合度基本一致

将实验2中24个被试者的视觉舒适度主观评分根据不同的辐辏距离和调节距离进行均值统计，并将每个亚组的理论舒适度和实验获得的主观舒适度进行比较。

目视光学系统的屈光度为0.75D，1.00D，1.25D的实验结果，如图3～图5所示。

实验结果表明，当调节距离一定时，分别为1.09 m，1.5 m，2.4 m，由辐辏距离的改变引起的视疲劳症状与理论计算得到的结果在总趋势上大体一致。在基于目视光学系统调节的立体显示系统中，辐辏距离越小，符合度越好。在相同视差条件下，经过目视光学系统调节后产生更大的不适感。

（3） 视差舒适度曲线

将实验2中三个亚组的所有情况的视差值与主观舒适度评分进行综合统计，绘制舒适度曲线如图6所示。

实验结果表明，基于目视光学系统调节的立体显示系统中，视差绝对值越小，视觉舒适度越高。在同等视差条件下，非交叉视差的舒适度优于交叉视差。与传统立体显示设备相比，舒适视域向非交叉视差方向偏移。

4 结 论

本文在充分了解双目立体视觉原理、视差型立体显示技术原理、立体显示引起视觉疲劳的根本原因等理论知识的基础上，搭建近距虚拟现实显示系统原型作为实验系统，设计实验研究了基于目视光学系统调节的立体显示系统的视觉舒适度问题。对虚拟现实技术的发展和立体视觉舒适度的研究具有一定的实际意义。

参考文献

[1] 张英静，李素梅，卫津津，等.立体图像质量的主观评价方案[J].光子学报，2012，41（5）：602?607.

[2] KIM D， CHOI S， SOHN K. Visual comfort enhancement for stereoscopic video based on binocular fusion characteristics [J]. IEEE transactions on circuits and systems for video technology， 2013， 23（3）： 482?487.

[3] 王飞，王晨升，刘晓杰.立体显示技术的原理、体视因素和术语[J].工程图学学报，2010（5）：69?73.

[4] 李志永.立体视觉基础[J].现代电影技术，2011（1）：52?55.

[5] 顾郁莲，蔡宣平.计算机立体视图绘制技术[J].国防科技参考，1998，19（1）：63?70.

[6] 敬万钧.虚拟现实中的视觉系统与其实现技术[J].计算机应用，1997，17（3）：5?7.

第5篇：现代光学测试技术范文

关键词：分光光度计；红外光谱仪；建筑材料检测

中图分类号：O434.3 文献标识码：A

引言

可见分光光度计与红外光谱仪都是现代测试仪器，通过传统的技术不断进行创新改革，已经发展成为功能广泛、应用稳定的设备，在我国的多个行业已经开始进行运用，如食品、卫生与科学研究行业，并逐渐成为主要测试方法。

在建筑材料检测过程中，对于以上提到的可见分光光度计与红外光谱仪应用也已经开始成为常见现象。通过多年的实践，工程师对于分光光度计与红外光谱仪在化学分析与隔热涂料与玻璃检测方面都有了很好的掌握。不同的分析目的利用了设备的不同性质。化学分析则主要是利用分光光度计定量分析物质的含量，如空气污染物的含量等。

仪器简介

2.1分光光度计

分光光度计主要是对光的强度进行检测的仪器，主要作用基理是通过对不同波长的混合光进行分离检测的方式。比色法是分光光度法检测的基础，分光光度计法测试主要对可见光区、紫外光区与红外光区进行检测。要求光谱带的宽度低于35nm，在紫外线区域可以达到1nm以下，具有非常高的精度。根据使用波长的不同，可以分为紫外光区分光光度计、可见光光区分光光度计与红外光区分光光度计、万用分光光度计。[1]

2.2红外光谱仪

红外光谱仪最开始发展是起源于二十世纪的七十年代，它的作用原理是光的相干性，根据这种基理而进行设计的干涉型红外分光光度计，与一般的根据光衍射而设计成的色散型红外分光光度计大大不同，称为第三代红外光谱仪。光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，经过试样后，包含的光信息传输到计算机，经过数学上的傅立叶变换解析成普通的谱图。

从结构上来讲，红外光谱仪主要由以下几部分组成，首先是红外光源，其次是干涉仪，另外还需要样品室、检测器、电子计算机。完善的组成让红外光谱仪发挥了更高效的功能。

建筑材料检测应用

分光光度计与红外光谱仪的应用范围十分广泛，第一种是测定某溶液内的物质含量，第二是通过光谱分析做物质的定量分析与纯度分析；第三是根据物质的红外吸收光谱特性进行定性分析与结构分析，第四是根据物质的组分吸收峰强度对物质进行光谱定量分析。

在建筑行业内，分光光度计与红外光谱仪主要是在三个方面应用广泛，一是化学分析，二是玻璃陶瓷，第三是隔热材料。[2]

3.1化学分析

可见光分光光度计与红外光谱仪主要对室内某种气体的质量进行检测，随着现代材料的出现，对于家居装饰安全起到巨大的安全隐患，含有不合格气体的建筑产品将不允许被使用。装饰材料的不合格将会对业主起到极大的健康威胁。采用可见光分光光度法可以对空气中的甲醛与氨气进行测量。当装饰材料中的甲醛散发到空气中时，这种气体将会与水进行溶合，之后与酚试剂产生化学反应，生成的嗪将会在酸性溶液中与铁离子形成蓝绿化合物，通过使用分光光度计对溶液的吸光度进行测试。按照颜色的深与浅，来与水进行对比。而氨气则可以通过硫酸来进行吸收，在亚硝基铁氰化钠及次氯酸钠存在下，与水杨酸生成蓝绿色的靛酚蓝染料，根据颜色深浅，比色定量。形成的铵酸溶液，与次氯酸钠溶液将也会形成化学反应，通过一定的催化剂形成良好的色彩变化，在697.5nm波长处，采用分光光度计进行比色分析，确定氨气浓度。[3]

分光光度计在卫生方面的应用主要是对二氧化氮、硫酸、氯气等进行含量测定。空气中的二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出的二氧化硫与副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，根据颜色的深浅用分光光度计在577nm处进行测定，确定物质含量。

建筑行业中对钢材的应用较为广泛，钢铁中对于猛、硅、磷等物质含量要求较高，而一些钢的命名也是根据这些内含物质的量来进行确定的。利用分光光度计所进行的吸光度测试，与相应的标准进行对比，确保了测定的准确度与精确性。在建筑行业中已经取得了不错的成绩。

3.2玻璃光学性能检测

分光光度计与红外光谱仪结合对于玻璃光学性能的检测起着重要的作用。当前在建筑物表面使用玻璃的情况越来越多，尤其是一些政府机构与展示建筑、地标性建筑等大型建筑物对玻璃的需求技术含量与玻璃需求总量都非常高。这就对玻璃的光学性能提出了较高的要求。玻璃的节能指标主要有玻璃可见光透射比、遮阳系数。利用分光光度计与红外光谱仪检测的透射值与反射值来进行计算，从而对玻璃的光学性能进行评估。目前国家已经相关的标准对光学性能的计算方法进行了明确。对于可见光与紫外光，要通过分光光度计测得玻璃相应光谱范围的透反射值，再根据权重进行卷积，算出光学数据。而太阳光则需要这两种设备结合使用，透反射与二次辐射热诸多数据进行结合，才能计算出总透射比与遮阳系数。[4]

3.3隔热涂料检测

在我国建筑行业，随着人们生活水平的提高，对于家居装修的质量也提出了更高的要求，美观大气成为未来装饰行业发展的目标。在家居装饰中，不可缺少的就是对墙壁的喷涂。使用的涂料中就很可能会加有甲醛，同时在一些木质家具上同样也会有甲醛存在。当涂料喷涂完成、家具已经搬进室内后，将会把甲醛散发到室内的空气中。对于涂料中的甲醛含量测定，与空气中的甲醛含量测试有着相同的基理。分光光度计与红外光谱仪二者结合，对于检测相关的国家室内装饰装修材料中的有害物质，可以测试出精确数据。

4.其他建筑检测行业中技术的应用

虽然分光光度计与光谱仪对空气中的甲醇含量可以进行准确的检测，但由于存在其它的客观因素或是设备的条件影响，只能在环境相对较好的实验场所进行，测试费用较高，变色酸分光光度法操作简单可行，获得一致好评。空气中的甲醇被水先吸收，在酸性条件下，甲醇被高锰酸钾氧化成甲醛，再与变色酸作用生成紫色化合物，以变色分光光度法测定甲醇含量。一般来讲，甲醇在0.5-85ug/5mL范围时会符合朗伯比尔定律，摩尔吸光系数约为二万级，对于环境空气与工业污染排放中的气体质量进行检测。采用这种方法进行检测的结果相对准确，值得采纳。

对于同一个颜料样品采用不同单位测量，虽然取样方法相同，但标准光源不同，波长间隔与结果的表达方式都会有所不同，结果自然不一样。目前在建筑材料检测中出现了光电积分测色仪，精度约为1%，但它有一定的缺陷，如标准光源的误差大；照明光源与光电池的老化对于测量的准确度影响大，不利于正确判断。目前采用自动记录的分光光度计是最新的趋势，可以对透反射光均进行测定。分光光度计测量精度一般为0.1%，功能齐全，精度非常高。[5]

现代建筑的外墙多采用隔热材料，这种材料可以让建筑主体在夏天不至于受外界高温的影响，室内能够保持一个较低的温度，而在冬天室内的温度则可以进行有效的保持，形成资源节约，节能减排，是未来的一大趋势。热反射隔热涂料是一种典型的隔热材料，在阳光照射下，可以让物体的温度升温低，大大降低了热辐射危害。分光光度计对反射值进行测量，根据不同的权重进行计算，得出最终的太阳光透射比。

另外在遮阳产品的性能检测方面，这种检测手段也起到重要的作用。现代建筑的屋顶多采用玻璃结构，在带来美观的同时，也会带来采暖与制冷上的能源消耗问题，采用建筑遮阳结构将会起到重要的节能意义。利用分光光度计对遮阳织物在紫外区域的光谱透射值，利用不同的权重进行卷积计算，最后得出紫外线的透射比。[6]

5.结语

分光光度计与红外光谱仪除了在传统的行业检测外，在建筑行业的材料检测方面同样存在着极大的优势，通过多个方面的分析，分光光度计与红外光谱仪将会在包括建筑行业在内的多个行业进行深入发展。分光光度计与红外光谱仪技术在建筑材料检测领域也将会发挥更大的作用,推动行业的技术进步与质量提升。

参考文献：

[1]陈浩伟.分光光度计与红外光谱法在建筑材料检测中的应用[J].科技风,2010,12:174.

[2]平建峰.基于纳米功能材料的乳品安全和品质快速检测方法与仪器研究[D].浙江大学,2012.

[3]袁玉峰.基于激光拉曼光谱和红外光谱技术分析生物材料的应用研究[D].广西师范大学,2011.

[4]周香珍.紫外-可见分光光度法及近红外光谱技术在甘草质量快速分析中的应用研究[D].北京中医药大学,2012.

第6篇：现代光学测试技术范文

关键词：高科技；医疗；维修

中图分类号：R197.39文献标识码：A文章编号：1003-5168（2015）09-0033-2

作者简介：刘健（1970.7-）男，本科，工程师，研究方向：医疗器械维修；张伟（1971.1-）男，本科，工程师，研究方向：计算机应用

面对新型复杂的医疗设备，医疗机械维修部门要保证医疗器械的正常运行，必须有高科技人才、高科技维修手段和工具。

1高科技在医疗器械维修中的应用

在医疗器械的使用中，难免会发生故障，帮助医疗器械恢复功能以及性能，是医疗器械维修的主要工作。但是，面对不断精进的医疗器械设备，维修的难度增高，技术性要求越来越高，对维修工作带来巨大挑战。

1.1高科技在医疗器械维修中的必要性

医院诊疗过程中，先进、精密的仪器越来越重要，不仅提高了临床会诊的效果，也提升了医院的竞争力，带来了可观的经济效益。但是，很多医院没有对医疗器械维修管理工作引起重视，对其投入不足，导致医疗器械维修水平低下。因此，提高医院医疗器械维修管理水平，不仅要引进现代化器械，还要将高科技运用到维修工作，真正成为高科技医疗器械正常运行的支撑。

1.2高科技的应用

1.2.1高科技人才

高科技人才无论在先进医疗器械的使用，还是故障维修中，均起着决定性作用。计算机系统、传感器、自动化控制等新兴技术越来越多地应用在医疗器械中。原有的维修知识和技能根本不能满足现代化需求，技术人员必须掌握一定的计算机软、硬件的知识，以及自动控制原理、模拟电路等知识，此外，技术人员必须有独立思考和解决问题的能力，才能对高科技医疗器械故障维修得心应手。

1.2.2高科技维修工具

目前来看，大规模集成电路在高科技医疗器械中占主导地位。万能表、普通示波器已不能够满足高科技设备的维修要求，需要新型工具，如集成电路在线测试仪、智能示波器等。这些先进检修工具的运用，很大程度提升了医疗器械的维修水平。现在的电路板大多是多层板，原件焊下检测会损坏电路板，维修起来很麻烦。智能集成电路在线测试仪实现了集成芯片的在线测试。主要是通过计算机中存在的库文件，比较集成电路芯片的逻辑功能，并判断其工作有无异常。此外，集成电路在线监测仪还具有学习功能、LSI分析功能、离线测试功能等。在线测试仪最大化缩小了检修范围，极大地提高了维修效率。在近几年引用的大、中型医疗器械设备中，广泛运用了SMT表面贴装技术。这一类型的电路板，普通电烙铁无法拆装板上的原件。然而，“焊接工作站”，利用这种高科技产品，对SMT表面贴装技术线路板进行维修，可以简便很多。此种焊接工作站适用于拆装各种集成电路芯片、几十类其他元件拆装焊头。并且，焊头温度调节由电脑控制，精准到只有1℃以内的误差。仪器具有脉冲加热、电镀工能，操作方便，应用广泛［1］。

1.2.3高科技手段

高科技手段作为现代化医疗器械维修的支柱。计算机网络技术不仅在其他行业领域运用较多，在医疗器械应用中也非常重要。计算机光盘资料十分丰富，可以包含数十本工程技术人员手册以及大量电子元器件数据，放入计算机中对数据进行读取、查询都十分便捷。进口设备相较于国产设备，使用寿命更长，可靠性高。但进口医疗器械中有些元件是专用原件，具有专业性和特殊性。一旦出现故障，由于机器自带资料不足，不能够精确掌握设备的原理，加上损坏部件在国内市场上很难买到，商往往是不愿意兜售的，或者就算买到，精准度也常常不能达到设备要求，严重影响了设备的维修速度和维修质量。医院维修部技术人员可以通过网络搜索引擎，搜索国外的生产厂家和相关说明文，或者与生产厂家直接联系，购买时间短、价格低，极大提高了工作效率。另外，还可以下载共享软件，对设备的升级和维修都有很大帮助。此外，技术人员可以通过网络阅读最新的医疗设备咨询，获取更多国外最近医疗设备的信息，提高自身专业素养。由此可见，计算机网络技术在医疗器械维修工作中的地位。

2高科技管理

现代医院所使用的医疗设备资产保有量比较大，如果维修医疗设备采用手工做账，就会存在很大的误差，查阅起来也很麻烦。总之，花费了大量的人力和财力，却没有可观的实效。依靠计算机网络信息系统，既提高了医疗器械设备的维修效率，又增加了维修工作的透明度。医疗器械维修管理系统具有很实用的特点。采用SQL2000数据库平台，联机处理各种数据和电子商务各方面问题，扩大了医疗器械维修规模；合理监督医疗器械维修，通过计算机连接了各科室和各部门，医疗器械设备维修中所需要任何数据和记录都可以在计算机网络平台得到共享，拥有非常顺畅的数据流动性。医院领导能够实时掌握医疗设备的维护、检修情况，可以及时针对问题提出解决措施。此外，医疗器械维修管理系统能够分类管理医疗设备的使用时长和评估设备寿命，可以利用计算机网络资源，及时更新器械运用，和补充设备所需资料。医疗器械维修管理系统，还能够帮助维修技术人员查找设备维修所需资料。医院工程科室的领导通过计算机网络，及时了解设备维修技术人员的具体情况，并得到设备维修人员绩效考核的计算结果，以及医院其他科室的服务指数结果，有利于加强医院的管理，提高医院各方面的工作水准。

3几类高科技技术工具应用介绍

3.1医用计算机

计算机故障一般是软件和硬件两方面的问题，软件方面常见的故障是系统问题，解决途径也很简单，一般通过恢复系统和杀毒操作等。硬件出现问题的话，就需要修复和更换一些电子器件。

3.2触觉钳

触觉钳是医疗器械维修中机电一体化的应用之一，在医疗器械维修中应用广泛。主要根据医学钳子系统的触觉以及力的反馈能力，进行医疗机器人的开发、信息采集和传递，获取充分触觉信息，触觉钳的双边远程遥控操作的同步性和反馈性非常重要［2］。

3.3光学仪器

科研人员逐渐深入认识到光的本质，并极大地助力于现代光学研究，推动了光学仪器的开发应用，帮助医疗器械维修解决了很多难题，被广泛运用于仪器的检测和维修。

4结语

在今后，需要不断加强高科技在医疗器械维修中的研究和应用，不断创新和优化，推动医疗事业的发展。

参考文献：

［1］王军骅，李燕.几种新型工具及材料在医疗仪器维修中的应用［J］.医疗设备信息，2001（9）：66.

第7篇：现代光学测试技术范文

关键词： 偏光片；偏振光学；原理；制造；检验

中图分类号：TN949.199 　 文献标识码：B

A Course of Polarizer Knowledge

Part Five The Properties and Examination of Polarizer

FAN Zhi-xin

(Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518106, China; Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Abstract: This paper summarize the polarizer knowledge in detailed, include about of the invention and application of polarizer, the basic of polarization optics, the principle of polarizing devices, the structure and manufacture of polarizer, the properties and examination of polarizer, and the technology development and market state of polarizer. It have a common direct sense for new recruits in polarizer industry and a refer value for polarizer research workers.

Keywords: polarizer; polarization optics; principle; manufacture; examination

1　偏光片的性能及指标

LCD偏光片的基本性能指标主要有：光学性能、耐久性能、粘接特性、外观性能以及其它特殊性能几个方面。

1.1　偏光片的光学性能

偏光片的光学性能包括：偏振度、透光率和色调三项主要性能指标，其它还包括防紫外线性能以及半透射型偏光片半透膜的透光率、全反射率和漫反射率指标。在一般LCD产品的使用中，要求偏振度和透光率性能指标越高越好。偏振度和透光率越高，LCD显示器件的显示效率就越高，相对能耗就小。但对常规碘染色的偏光片产品而言，偏振度和透光率是一对矛盾，偏振度越高，透光率就会越低，而且还要受到色调的约束，因此一般普通型偏光片产品的偏振度都在90～99%之间，透光率在41%～44%之间。三利谱偏光片透射型透光率在42%以上，偏振度在98%以上；反射型反射率在27%以上，偏振度在98%以上；半透射系列透光率为4～24%，反射率为16～28%，偏振度在98%以上；黑白STN系列透光率在42%以上，偏振度在98%以上；彩色STN系列透光率在42%以上，偏振度在99.9%以上；OLED系列透光率在43%以上，偏振度在99.9%以上；3D系列透光率在41%以上，偏振度在98%以上；TFT系列透光率在43%以上，偏振度在99.9%以上。色调指标主要为满足人们的视觉习惯，同时要求偏光片产品的色调偏差要小，以保证LCD产品最终色调的一致性，这主要由偏光片产品的色度坐标参数值和它们的控制公差范围来标识，一般控制公差的范围越小越好。

1.2　偏光片的耐久性能

偏光片的耐久性技术指标包括耐高温、耐湿热、耐低温和耐冷热冲击四项，其中最重要的是耐湿热性能指标的高低。耐高温是指偏光片在恒定烘烤温度下的耐温工作条件，目前根据偏光片的技术等级，通常分为通用型：工作温度为70℃×500HR；中耐久型：工作温度为80℃×500HR；高耐久型：工作温度在90℃×500H以上这三个等级。耐湿热技术指标是指偏光片在恒温恒湿条件下的耐湿热工作性能，通常也分为三个技术等级，即通用型：湿热工作条件为40℃×90%RH×500HR；中耐久型：湿热工作条件为60℃×90%RH×500HR；高耐久型：湿热工作条件为：70℃×95%RH×500HR以上。由于构成偏光膜的基本材料PVA膜和碘及碘化物都是极易水解的材料，同时也由于偏光片所使用的压敏胶在高温高湿条件下容易劣化，因此，在偏光片的耐久性技术指标中最重要的就是耐高温和耐湿热指标，如果耐高温和耐湿热指标通过，其它耐久性能指标通常都不会发生问题。

1.3　偏光片的粘结性能

偏光片的粘接特性技术指标主要指偏光片压敏胶的各项特性，一般包括：压敏胶与玻璃基板之间的剥离力、压敏胶与剥离膜之间的剥离力、偏光片保护膜与偏光片之间的剥离力以及压敏胶的粘接耐久性。压敏胶与玻璃基板之间的剥离力也称粘合剂的粘接强度，这是LCD偏光片产品最重要的粘接特性指标。这个技术指标通常用日本电子机械工业协会规格EIAJ-ED-2521A标准来加以测定，以g/25mm为单位来表示，通常LCD偏光片压敏胶对玻璃基板的剥离力都规定在500g/25mm以上，而实际使用中上限一般在1,000g/25mm以下。有实际的事例表明，当粘合剂对玻璃基板的剥离力在500g/25mm以下时，会发生偏光片在玻璃屏表面粘合后自动剥离和翘曲的现象。

1.4　偏光片的外观指标

偏光片的外观性能技术指标主要是指偏光片产品的表面平整度和外观欠点的个数，这些技术指标主要影响偏光片产品在贴片时的利用率。这些技术指标在偏光片行业通常都有着较为一致的技术规定，一般为每张偏光片产品（500×1,000mm）15个以下不大于150μm的欠点。由于偏光片产品的最终外观检查都是采用人工目视检查，因此在偏光片产品批量生产过程中，外观欠点的分布会有一定的离散分布，对此，各个偏光片生产企业都是采用一定的内控规格与交货规格的差值来保证交货质量标准。但应该注意，由于150μm已经是接近人眼目视分辨的最小极限，尤其是在工业化大批量生产过程中，检查人员在长时间作业中还会产生视觉疲劳，因此150μm的欠点检查标准是较为合理可信的。

1.5　影响偏光片性能指标的主要因素

影响偏光片性能的主要因素都与偏光片的基本性能指标有关。影响偏光片光学性能技术指标的主要影响因素包括：偏光膜材料的选择、染色材料的选择、偏光膜染色、拉伸工艺条件的选择以及设备能力的限制。这些都涉及到偏光片生产的核心技术，因此偏光片生产企业对这些材料和工艺条件的选择都是十分慎重的，一般不会轻易变更。一旦偏光片生产企业的产品为客户所认定通过，偏光片生产企业就会采取严格的生产质量管理措施，来保证偏光片产品光学性能的稳定。

偏光片产品耐久性技术指标实际包括二个方面的耐久性指标：偏光片的耐久性和压敏胶粘合剂的耐久性。影响偏光片耐久性的主要影响因素包括：偏光片基本材料的选择、染色材料的选择以及偏光片染色、拉伸、复合的工艺条件等要素。一般而言，偏光片所选用的PVA膜分子量越大、拉伸倍率越高，则偏光片的耐久性越好，反之也是一样。同时偏光片在生产过程中的着色度越好，所用染料的抗解能力越强，则偏光片的耐久性也就越好，因此染料系偏光片的耐久性要远好于碘染色系偏光片产品的耐久性。

影响压敏胶粘合剂耐久性的主要因素包括：粘合剂配方的选择、粘合剂溶剂的选择、粘合剂调和工艺条件的选择、粘合剂干燥工艺条件的选择以及粘合剂储存条件的选择。应该注意，粘合剂的耐久性指标是一个综合性指标，它的影响是多方面的，而且这是偏光片生产的另一个核心技术，一般偏光片生产企业在确定了粘合剂的工艺条件之后都不会轻易改变，并且有着严格的工艺质量管理要求，否则极易造成批量的产品不良。

影响偏光片外观性能的主要因素也是多方面的，主要有：偏光片生产的环境净化条件、偏光片生产的材料选择、偏光片生产的设备条件、偏光片生产的工艺流程和工艺配方、偏光片包装、储存、运输条件，以及偏光片在客户使用时的存放环境和加工方法。总之，偏光片是一种非常"娇气"的产品，必须仔细地加以保管和使用，否则就很容易造成表面凹点、黑点和翘曲等表面不良的出现。

1.6　偏光片的选用规则

A+级产品的面片，原则上选用原厂整张偏光片，部分产品可用TFT无旋光三角料；底片原则上选用原厂整张偏光片。A级产品的面片，一般选用原厂等级整张偏光片，TFT无旋光三角料，或是库存量较多TFT边角料偏光片，或者是以后是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片，底片用原厂等级整张偏光片或复合底片。B级产品的面片，尽量使用库存量较少TFT边角料偏光片、碎料片，或者是以后不再是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片，底片用复合底片。客户有特殊要求时，按客户要求选用特殊偏光片。

1.7　偏光片的使用方法

轻拿轻放，不能用硬物在表面上推划，取放时不能折叠。对等级片和边角料片在投入生产前要进行分色筛选。贴片时，一定要让LCD表面上残留的清洁液完全挥发干净后，才能贴上偏光片。超宽温偏光片分切时一定要胶水面朝下放置。

1.8　偏光片的贮存及搬运方法

偏光片的贮存方法：偏光片应贮存在室温条件下，湿度在75%以下遮光保存；贮放时要求平放；供应商完整包装偏光片，按供应商标识的堆放高度和堆放位置堆放；快递包装的偏光片、散装堆偏光片，堆放时每300张需单独隔离支撑堆放。偏光片的搬运方法：偏光片搬运时要放置在搬运物最上层，高度不能超过规定的堆放高度，并且要轻拿轻放，不能竖放，不能碰压。储存条件：产品应密封好，储存在通风良好、干燥的库房中，温度为23±2℃，湿度为60±5%RH；产品的内包装开封后，要及时使用，并按照规定的储存环境存放；在库房堆放时高度不得超过10箱。包装：产品每一片之间用隔离纸进行防压隔离，产品内包装为铝箔复合袋，具有防光辐射、防潮功能，每袋内装20片，产品外包装采用纸箱包装，每箱内装5袋，共计100片。

2　偏光片的检验

2.1　偏光片的环境试验标准

高温贮存试验条件：70℃×500h；判断标准：单体透过率（T）、偏振度变化（P）≤5%、无曲翘、气泡、分层、剥离。高温高湿试验条件：40℃×95%RH×500h；判断标准：单体透过率、偏振度变化≤3 %、无曲翘、气泡、分层、剥离。耐寒试验条件：-40℃×500h；判断标准：单体透过率、偏振度变化≤3%、无曲翘、气泡、分层、剥离。

2.2　测试方法

2.2.1　外观尺寸测试

环境条件如果没有特别注明，测试在室温条件下进行（23±2℃，60±5%RH）。尺寸检验：在室温下，用直尺和量角仪，分别测量产品的长度、宽度以及角度，测量结果应符合要求。整片厚度：厚度用千分尺测量三次，并取三次测量的平均值。压敏胶厚度：用千分尺测出附有压敏胶和剥离膜时的厚度d1，撕下剥离膜，用甲苯将压敏胶清洗干净，再将剥离膜附上，测出厚度d2。压敏胶层厚度d=d1-d2，至少测试3个点，得到平均值，数据应符合要求。外观检验：40W日光灯下，人眼距离偏光片20cm处观察各种点状缺陷，平均直径L大于0.15mm计数，小于0.15mm忽略不计。

2.2.2　光学性能测试

光学性能检验单体透过率，用分光光度计测试400nm到700nm的光谱曲线，用人眼视觉函数曲线进行修正，得到光学平均值，数据应符合要求。偏光片的光学性能主要用三个参数来判定：透光率T、偏振度P和色调。透光率T定义为T=I/I0，其中I0表示入射自然光的光强，I表示偏光片的透射光强。透光率表征了偏光片对光能量的传递比例。偏振度P定义为P=（I∥-I）/（I∥+I），其中I∥和I分别表示两个偏光片组合时，透光轴平行和垂直时所对应的透射光强。偏振度表征了当自然光入射到偏光片后，透射光中完全偏振光所占的比率，它表示偏光片的起偏程度，愈接近1愈好。在实际应用中，偏光片有一定的最佳偏振区，透光率最高可达42%以上，偏振度可达99.9以上；耐温性H片稍差，约60℃左右，而K片可达80℃以上，目前生产和使用以H片和K片为主，国内生产较为普遍的是H片。色调，显示产品外观颜色特征，由400nm到700nm的光谱曲线，根据CIE-1976标准，计算得到的数据应符合要求。

2.2.3　粘接力测试

粘接力检验，与玻璃粘接力，切割偏光片样品25mm宽，180mm长，从一端剥掉剥离膜135mm，用胶辊将样品贴在玻璃上，压力为2kg，然后静置1小时。在材料试验机上进行90°剥离测试，行进速度为200mm/min，测得的数据作为与玻璃粘接力。至少测试3个样品，得到峰值的平均值作为与玻璃的剥离力。剥离膜，切割样品，大小为25mm宽，175mm长，将剥离膜剥开75mm，剩下100mm长，然后将偏光片固定住，用夹子夹住剥离膜，以500mm/min的速度进行剥离，测出的数据即为剥离力。至少测试3个样品，得到峰值的平均值作为剥离膜的剥离力。外保护膜，用和剥离膜同样的方法进行测试。反射膜，用和剥离膜同样的方法进行测试。耐久性检验，切割样品，大小为20mm宽，50mm长，将样品贴合在玻璃上，按前面的条件进行试验，试验后样品应符合要求。

2.3　偏光物理实验

2.3.1　马吕斯定律实验

（1）马吕斯实验

马吕斯实验是1808年马吕斯（Malus）在实验上发现了光的偏振现象的实验，这个实验可以用准直光源（细束手电筒、激光笔）、玻璃、亚克力板等来做。使一束光以57 °角入射在玻璃板M上，反射光线以入射角同样的角度反射到玻璃板N上，当玻璃板N围绕此反射光线转动时，从N产生的反射光线强度会发生变化。在M和N的入射面平行时反射光最强，而M和N的入射面垂直时反射光近乎为零。实验揭示了M的反射光是线偏振光，玻璃板M对振动方向与入射面垂直的光有强烈的反射，对振动方向与入射面平行的光不反射，N的作用是检测光是否偏振。这个实验用光波是横波能给出解释，而如果认为光波是纵波却不能给予说明。在马吕斯实验中应用的实验装置也有教材上称之为内伦贝格反射偏振计。

（2）马吕斯定律实验

马吕斯定律是描述从偏光器件透射出来的光强随起偏器和检偏器的主截面之间夹角变化规律的经验定律。从尼科耳棱镜透射出的将是单一的线偏振光，电矢量振动方向平行于尼科耳棱镜的主截面。让这个线偏振光再入射到第二块尼科耳棱镜上，若第二块尼科耳棱镜与第一块尼科耳棱镜主截面夹角为θ，入射线偏振光的振幅为A0，根据矢量分析原理，只有平行于第二块尼科耳棱镜主截面的投影振动分量A=A0cosθ可以从第二块尼科耳棱镜透射出，透射出的光强为I=I0cos2 θ。当θ=0时，则从第一块尼科耳棱镜透射出的线偏振光的振动方向平行于第二块尼科耳棱镜的主截面，光能全部透射过第二块尼科耳棱镜，这样的装置称为平行尼科耳装置。当θ=π/2时，则从第一块尼科耳棱镜透射出的线偏振光的振动方向垂直于第二块尼科耳棱镜的主截面，光完全不能透射过第二块尼科耳棱镜，这样的装置称为正交尼科耳装置。马吕斯定律实验可以用尼科耳棱镜做，也可以用其它各种起偏元件做，最简单就是用手中的偏光片来做。当然光从空气入射到偏光片表面或者从偏光片出射在与空气的界面处，都有反射光损失，在扣除反射和吸收的光损失后，才能正确验证马吕斯定律。

用大量的偏光片还可以做如下有趣的实验，理论上，两偏光片正交：光强I=I0cos2（π/2）=0；在两张偏光片之间平分角度一张偏光片：I=I0[cos2（π/4）]2=I0/4；两张偏光片：I=I0[cos2（π/6）]3≈0.42I0；三偏光片：I=I0[cos2（π/8）]4≈0.53I0；四张偏光片：I=I0[cos2（π/12）]5≈0.84I0；五张偏光片：I=I0[cos2（π/16）]6≈0.89I0；N（无穷多）偏光片：I≈I0[cos2（π/N）]N= I0[1-sin2（π/N）]N≈I0。由此可以理解扭曲排列液晶盒旋光后光透过。

2.3.2　布儒斯特定律实验

一般情况下，光从空气入射到透明材料中，反射光和折射光都是部分偏振光，反射光电矢量在垂直入射面方向相对强，折射光电矢量在平行入射面方向相对强。当光以某特定角度θB入射，满足公式：tanθB=n，反射光和折射光互相垂直，反射光偏振方向垂直入射面，为S光；反射光中没有P光分量。这个现象是布儒斯特于1815年发现的，称为布儒斯特定律。布儒斯特定律是一些偏光元件的起偏原理，布儒斯特定律实验可以用各种反射材料和偏光元件以及量角器来做，最简单的实验是用偏光片观察地板瓷砖釉面或者桌面油漆镜面对房间吊灯光的反射。首先转动偏光片总有反射光透射极大和极小的变化，反射光是部分偏振光，电矢量振动方向以水平方向居多。当透过偏光片的反射光极强时，沿水平横向标记出偏光片透光轴方向，也可以沿垂直纵向标记出偏光片吸光轴方向。再把偏光片透光轴转到垂直地面方向，也就是吸光轴转到平行地面方向，移动实验者与吊灯之间的距离，总能找出透光极弱的位置，用米尺测出这个位置对应的灯与反射点的水平距离l和垂直高度h，就能由公式tanθB=l/h=n方便地计算出作为反射镜面材料的折射率。这个实验不仅是测试透明材料折射率的方法之一，实际上也是通常人们在生产实践中因地制宜确定偏光片透光轴方向的有效方法。

2.3.3　偏振光检验方法实验

（1）偏振光的获得

光有五种偏振状态，即自然光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光以及线偏振光，这五种偏振状态如何产生又如何检验是哪种偏振光，是普通物理光学教材都予以介绍过的。普通光源，电致发光如灯泡，化学反应和热致发光如燃烧等，发出的光是自然光；自然光经过透明材料的折射和反射可以获得部分偏振光；自然光和部分偏振光通过尼科耳棱镜等偏光元件可以变成线偏振光。自然界的大多数光源发出的都是自然光，但把光源放在强磁场中，电子作拉莫尔进动，其电磁辐射就是圆偏振光或者椭圆偏振光。获得椭圆偏振光的简单方法是用一块尼科耳棱镜和一枚云母片，或一张偏光片和一张补偿膜，自然光经过偏光片就变成线偏振光，线偏振光通过补偿膜一般情况下就变成椭圆偏振光，特殊情况下变成圆偏振光或还是线偏振光。

（2）偏振光的检验

光的偏振现象可以借助于两张同样的偏光片和一张1/4补偿膜进行观察，通过一张偏光片直接观察光源，如果没有强弱变化，表明光源是自然光或者是圆偏振光；如果有强弱变化，表明光源是部分偏振光或者是椭圆偏振光，如果强弱反差很大，弱时几乎为零，则表明是线偏振光。用1/4波片可以把圆偏振光和椭圆偏振光变成线偏振光，但不能把自然光和部分偏振光变成线偏振光，而将偏光片与1/4波片组合使用，就可以把五种光都给区分开来，达到检验鉴别自然光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、线偏振光的实验目的。

2.3.4　玻片堆制备实验

相比较而言，玻片堆是最容易制作的偏光元件。此“玻片”非彼“波片”，玻片是玻璃片，可以用LCD用超白超平超薄玻璃片，厚度有0.4mm、0.7mm、1.1mm等，也可以用化验室常见的试玻片。波片是波晶片，是用石英或云母等双折射晶体制成的薄片。直接把玻璃片叠放起来就可以制成玻片堆，但玻璃片与玻璃片之间的空气间隙太薄可能引起薄膜干涉现象。不仿用双面胶条，约0.1mm厚，贴在玻璃片两侧或两端作为间隔。每片玻璃之间留出与玻璃片厚度大致相同的位错台阶边，使玻片堆成倾斜排列形式。

由菲涅耳反射率和透射率公式可知，在布儒斯特角θB处，θi+θt=90°，rp=0，Rp=0。

取玻璃折射率典型值为1.5，θB=56.3° ，得到RS≈0.15，可知光强每经过一个界面就反射损失约15%，但都是S分量。由10片玻璃叠放制成的玻片堆就足够达到起偏作用，透射光中S分量已经反射损失殆尽，偏振度已经在99%以上。

2.4　偏光片实验

2.4.1　偏光片偏振干涉实验

本实验可以用偏光片和塑料薄膜、胶片、尺、云母片、液晶盒等来做。一个平行平面波片放置在两枚起偏器P和检偏器A之间，当波长为 的单色线偏振光垂直入射到波片时，求通过检偏器A的干涉光强。厚度为d的波片使o光和e光产生的光程差是

δ=Δnd=(ne-no)d

相位差是

φ=■（ne-no）d

用α表示P和A之间的夹角，用θ表示波片光轴与P之间的夹角，干涉光强表达式是

PA时

PA时

I=I0sin22θsin2■

没有双折射样品时，转动A，光强变化规律，从0°360°，经历最亮到最暗，0°、180°最亮，90°、270°最暗。当样品很薄时，双折射干涉光程差很小，可见光都没有干涉极大，样品在正交偏光场下就暗，在平行偏光场就亮。样品很厚，可见光总有几个波长满足干涉极大，也另有几个波长干涉极小，无论是正交还是平行偏光场，样品都比较白，没有暗态。当样品厚度适当，在45°处正交，I=I0sin2(δ/2)，平行，I=I0cos2(δ/2)，可见光只有一个波长满足干涉极大，一个满足干涉极小时，这两个波长就是颜色互补。白光中缺少某个波长，就显示互补色着色。

2.4.2　偏光片偏振度测试实验

偏光片偏振度测试实验需要用到分光光度计仪器，也可以用点光源和光电池布置好光路搭建简易测试装置。无色透明材料通常需要测试的性能指标有透光率和雾度，有色透明材料加上色调指标，偏光片再加上偏振度这个特殊的而且是主要的指标。

透光率是透明或半透明材料的光线透过率，以透过材料的光通量与入射光通量之比的百分率表示，用一束平行光垂直照射到试样上，透过试样的光通量I与照射到式样上的入射光通量I0之比的百分率，透光率T=I/I0，测试仪器为雾度计或光度计。对于用某一单一波长的单色光测量的透光率称之为单色光透光率，测试仪器为分光光度计。样品表面应平整光滑，厚度均匀，不同厚度测试结果不能比较。偏振度P定义为P=(I∥-I)/(I∥+I)，其中，I∥和I分别表示两个偏光片组合时透光轴平行和垂直时所对应的透射光强。雾度是透明或半透明材料的内部或表面由于光散射造成云雾状或混浊的外观，以散射的光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示，用一束平行光垂直照射到试样上，以部分平行光偏离入射方向大于2.5 的散射光通量Td与透过样品的光通量T2之比的百分率，它是通过测量无试样时入射光通量T1与仪器造成的散射光通量T3，有试样时通过试样的光通量T2与散射光通量T4，按计算式H(%)=[(T4/T2)-(T3/T1)]×100≈(T4/T2) ×100计算得到雾度值，测试仪器为雾度计，对样品表面要求无污染和擦伤。不同厚度，测试结果不可比较。一般透射型偏光片的透光率T>42%，偏振度P>98%，雾度H

2.4.3　简易吸收偏光片制备实验

实验室自制简易吸收偏光片用到的主要原料及工具有聚乙烯醇、碘化钾、蒸馏水、无水酒精、玻璃片、电炉、三口烧瓶、搅拌器、烧杯、鼓风干燥箱等。

制作过程，称取聚乙烯醉10g，放在500mL三口烧瓶中，加蒸馏水400mL，用水浴加热煮沸，用搅拌器不停搅拌，使其完全溶解成胶状。称取碘0.5g，放入烧杯中，加蒸馏水50mL，再加1g碘化钾，搅拌使其完全溶解。等聚乙烯醇溶液降温到60～70℃，慢慢加入已配好的碘溶液。边加边搅拌，直至全部加完，注意搅拌均匀。这时聚乙烯醇胶体的颜色由淡棕色变成深红棕色，将已加了碘的聚乙烯醇胶体倒在干净的玻璃上，用玻璃棒摊平。所用配料可摊1,500cm2的偏光片。随着胶体温度慢慢下降，胶体的颜色由深红棕色变成蓝绿色、蓝色、深蓝色、深蓝紫色。把经过处理的玻璃片平放在干净、干燥的无尘室内，让加了碘的聚乙烯醇自然晾干，使其成膜。将晾干的加了碘的聚乙烯醇塑胶薄膜，用刀片从一角撬起，用手轻拉，整片薄膜可从玻璃片上脱下，根据需要制作的偏光片大小，剪成适当宽度的长条带。为方便拉伸，可将薄膜两端缠绕在圆棒如铅笔杆上，拉伸时温度以60～70℃为宜，拉伸量3～4倍。加热方法有多种，可以用装满70℃左右热水的热水瓶加热，可以用电炉余温加热，可以用电吹风加热，还可以用电烙铁加热钢管加热。拉伸方法，双手分别抓住缠绕着加碘聚乙烯醇胶条带的两根圆棒，向相反方向用力拉拽，边拉拽边让胶条带从右向左缓慢移动通过热源，重复拉拽直至加碘聚乙烯醇塑胶薄膜在热和拉力作用下，由原来深蓝紫色变成透明度很强的淡青色为止。

清洗，将已拉伸的加碘聚乙烯醇塑胶条带，放在无水酒精中浸泡十几分钟，洗掉表面残存的碘化钾、碘和指纹等污物。装片，将经过处理的塑胶条带剪成小块，夹在两块干净的玻璃片中，玻璃边缘用透明胶带封好即为成品。

2.4.4　简易散射偏光片制备实验

实验室自制简易散射偏光片，可以用剪切液晶调光玻璃来做，需要用到的原材料包括向列相液晶、柔性紫外固化胶、衬垫料和玻璃片，工具就是紫外光灯、小瓶、注射器等。在小瓶中把液晶和紫外胶混合均匀，液晶与紫外胶的比例在1:2～2:1之间都可以，把玻璃片清洗干净，撤布上衬垫料，合上两片玻璃，留出适当错位台阶。用注射器把液晶胶滴在台阶处，靠毛细现象把液晶胶灌注进两片玻璃间隙中。调节紫外光灯与玻璃距离控制紫外光强度，先摸索出紫外光曝光固化时间规律，例如1分钟之内不发生从透明到白色的变化，1分钟后才发生变化。掐在1分钟之前，关闭紫外灯，对上下两个玻璃片在一个方向同向或反向反复推拉进行剪切。之后再次开灯曝光，使之发生相分离并完全固化。

制品外观是半透明状态，不是散射毛玻璃状态。偏光显微镜中能看到剪切液晶微滴是拉长的长椭球状，而不是一般聚合物分散液晶中的圆球状。分光光度计光谱测试表明，制品在可见光范围有接近50%的透光率，偏振度能达到80%以上。隔着制品观察液晶电脑屏幕，当剪切方向与液晶显示器表面吸收偏光片透光轴垂直时，图像最清晰，当剪切方向与液晶显示器表面偏光片透光轴平行时，图像最模糊。

参考文献

[1] 傅思镜，全志义. 二向色性与彩色偏振片制作研究[J]. 物理实验，1987年2月，第7卷第1期，27-28.

[2] 刘学英. 液晶显示装置用偏光片[J]. 化工新型材料，1993年第7期，1-4.

[3] 谢书伟. 偏振片及其用途[J]. 感光材料，1997年第2期，44-46.

[4] 邢德林. 薄膜偏振片的制备和应用[J]. 工程塑科应用，1998年第2期，30-33.

[5] 李 乐，李建峰，范炳生，蒋英渠. 反射式胆甾相液晶偏振片及其应用[J]. 现代显示，总第18期，1998年第4期，29-36.

[6] 任洪文，宣 丽，闫 石，黄锡珉. 光散射液晶偏振片电光特性的研究[J]. 液晶与显示，2000年9月，第15卷第3期，178-184.

[7] 邱爱萍. 液晶显示器偏光片生产技术的引进[J]. 机电工程技术，2003年第6期，78-79

[8] Ichiro Amimori, Nikolai V. Priezjev, Robert A. Pelcovits, Gregory P. Crawford. Optomechanical properties of stretched polymer dispersed liquid crystal films for scattering polarizer applications[J]. Journal of Applied Physics, Vol. 93, No. 6, 15 March, 2003, 3248-3251.

[9] 龚建勋，刘正义，邱万奇. 偏振片研究进展[J]. 液晶与显示，2004年8月，第19卷第4期，259-264.

[10] 文尚胜，莫文贞，文 斐，彭俊彪. 薄膜晶体管液晶显示器用偏光片技术研究进展[J]. 半导体光电，2007年12月第28卷第6期，751-756.

[11] 祝玉华，王贺清，石凤良. 人造偏振片的发明与立体电影的发展[J]. 中国现代教育装备，2008年第9期，总第67期，158-159.

[12] 徐世颖. 浅谈TFT- LCD 产品用偏光片技术与发展趋势[J]. 现代显示，2010年9月，总第116期，25-31.

[13] 韩国志，邵 晔，徐 华，顾忠泽. 基于定向电纺纤维膜的可调制偏振片的制备[C]. 高等学校化学学报，2009年1月，Vol. 30，No. 1，185-190.

[14] 范志新，韦卫星，何燕和. 剪切聚合物分散液晶散射偏光特性[J]. 光学技术，2011年1月，第37卷第1期，71-75.

[15] 李景华等编. 物理学词典（上册）. 北京：科学出版社，1988年.

[16] 日本学术振兴会第142委员会编，黄锡珉等译. 液晶器件手册[M]. 北京：航空工业出版社，1992年8月，271-282.

[17] 师昌绪主编. 材料大辞典[M]. 北京：化学工业出版社，1994年3月.

[18] 赵凯华. 光学[M]. 北京：高等教育出版社，2004年11月，270-333.

[19] 王新久. 液晶光学和液晶显示[M]. 北京：科学出版社，2006年2月，395-398.

[20] 田 芊，廖延彪，孙利群. 工程光学[M]. 北京：清华大学出版社，2006年5月，281-325.

第8篇：现代光学测试技术范文

关键词：测控技术；仪器发展

随着现代科学技术日新月异的发展，以信息技术产业为支柱的知识经济也随之迅速发展，人类已经逐渐进入信息社会，各种高新科技也愈来愈多地融合渗入到测量领域和仪器仪表行业。作为测量领域唯一的本科专业，测控技术与仪器已经发展成为当今信息科学技术学科领域的重要分支，是研究信息的获取和预处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是集光、机、电、自动控制技术、计算机技术与信息技术多学科相互融合和渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。

1 测控技术的发展

自古以来，测控技术就是人类生活和生产的重要组成部分。人们最初的测控尝试都是来自于生产和生活的需要：对时间的测控要求，人类发明了日晷，用它来测量时间；对空间的测控要求，人类开创了点线面相关的理论，用它来描述空间。当今社会对测控技术的要求当然不会仅仅停留在这些初级阶段，随着科学技术日新月异的发展，测控技术进入了全新的时代。现代的测控技术是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合性技术。它所涉及到得领域极其广泛，小到制造车间的检测，大到卫星火箭发射的监控，无不与测控技术有着紧密的联系。

测控技术在当今社会发展中起着不可或缺的关键作用。科学的发展、突破往往是以检测仪器和技术方法上的突破为先导的，在诺贝尔物理和化学奖中大约有1/4是属于测试方法和仪器创新。测控技术在工作生产中起着把关者和指导者的作用，广泛应用于电力、电子、建筑工程等行业。当今信息化时代，仪器的作用主要是通过测量获取信息，是智能行动的依据。作为一种信息的工具，仪器起着不可或缺的信息源的作用。中国的两弹一星之父钱学森院士说：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测控技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测控技术则是关键和基础。”由此，测控技术的地位可见一斑。

1.1 配合数控设备的技术创新？。数控设备的主要误差来源可分为几何误差和热误差。对于重复出现的系统误差，可采用软件修正；对于随机误差较大的情况，要采用实时修正方法。对于热误差，一般要通过温度测量进行修正。中国机床行业市场萎缩同时又大量进口国外设备的原因之一就是因为这方面的技术没有得到推广应用。为此，我国需要自主开发高速多通道激光干涉仪。？？

1.2 运行和制造过程的监控和在线检测技术。综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其它光与物质相互作用原理的传感器具有非接触、高灵敏度、高柔性、应用范围广的优点。在这个领域综合创新的天地十分广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。

1.3 配合信息产业和生产科学的技术创新？为了在开放环境下求

得生存空间，没有自主创新技术是没有出路的。因此应该根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择一些项目予以支持。根据当前发展现状，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应给予优先支持。

2 仪器的发展

2.1 引言

仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。

随着电子技术、半导体技术和计算机技术的不断发展和成熟，尤其是嵌入式处理器的应用，使测试过程中的每一个环节都可能用到各种现代化的新技术，使仪器科学与技术领域出现了完全突破传统概念的新一代仪器――智能仪器，从而开创了仪器、仪表的一个崭新的时代。智能仪器凭借其高性能、多功能、体积小、功耗低等优势，迅速地在家用电器、工业控制中得到了广泛的应用。1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。

2.2智能仪器

2.2.1 智能仪器的基本组成与特点

智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。软件分为监控程序和接口管理程序两部分。它的特点如下：智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连；微处理器的运用极大地提高了仪器的性能；智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自诊断等功能，有力地改善了仪器的自动化测量水平；智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只需通过键盘打入命令，仪器就能实现某种测量和处理功能；智能仪器一般都配有GPIB或RS232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。

2.2.2 智能仪器的原理

传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内闪速存储器或电可擦除存贮器内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机――PC机，由PC机进行全局管理。

2.2.3 智能仪器的应用及发展情况

智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。

近年来，智能仪器的发展十分迅速，尤其是现代光学、电子学、生物学、物理学、微机械等领域的一些最新研究成果，已经迅速地应用于仪器、仪表中，使现代测控技术与智能仪器的发展出现了一些新的特点，主要包括：高速度、智能化、集成化、小型化和微型化、多功能化、网络化。

参考文献：

第9篇：现代光学测试技术范文

【关键词】 暗码 保护层厚度 真伪鉴定 硬度

1 背景技术

铝合金应用越来越多，铝合金门窗在现代建筑中普遍被应用，假冒铝合金门窗的事件屡次出现。铝合金门窗鉴定通常的鉴定方法有光学分析、表面氧化膜分析、槽口宽度、高度和内侧结构尺寸分析、成分分析、硬度分析等，本文主要介绍一种快捷的鉴定方法，可快速给出鉴定结果，我们应用UV紫外线检测技术鉴定涉案型材是否存在正品所拥有的暗码标示进行检测，借助切片研磨和场发射电子显微镜技术对涉案型材的表面保护层厚度进行鉴定，应用维氏硬度测试技术对型材进行硬度测试，通过上述的技术应用快速给出正确的鉴定结果。

2 微量物证技术在铝合金门窗真伪鉴定中的技术应用方案

关键点：针对铝合金门窗的真伪鉴定，现场取样对其进行光学分析、涂层厚度及硬度分析等微量物证鉴，定给出有效、客观的原因鉴定结果；第一步：现场取样，对承包方用于营房工程的涉案铝合金门窗进行随机取样。并把某铝业公司的比对门窗一起带回鉴定所进行鉴定；第二步：对所有铝合金门窗进行UV紫外线检测；比对铝合金门窗有暗码标示，涉案铝合金门窗无暗码标示； 第三步：对所有铝合金门窗的表面保护层厚度进行检测；比对铝合金门窗表面保护层平均厚度为15.2微米，现场取样的铝合金门窗表面保护层平均厚度为8.72微米；第四步：对所有铝合金门窗进行金属材料维氏硬度测试；比对铝合金门窗硬度都在HV80以上，现场取样的铝合金门窗硬度都在HV80以下。

3 实际案例

以下就是一个真实的案例，某铝业公司上诉某承包公司侵犯商标专用权，因案件审理需要，需对某部队营房工程承包方所用的铝合金门窗进行真伪鉴定，委托我司法鉴定所，我所派两名司法鉴定人员对现场进行勘察并取样进行鉴定；

3.1鉴定过程

（1）现场取样，对涉案铝合金门窗现场取样，取得铝合金门窗边框、中框、底框各一根（如图1），某铝业公司提供的比对铝合金门窗边框、中框、底框各一根（如图2）。

（2）暗码测试，对所有铝合金门窗进行UV紫外线检测，现场取样的铝合金门窗边框、中框、底框进行暗码测试，均无暗码标示（见图3）；比对铝合金门窗的边框、中框、底框进行暗码测试均有暗码标示（见图4）；

（3）表面保护层厚度测试，对现场取样的铝合金门窗进行场发射电子显微镜测试（如图5）对比对铝合金门窗进行场发射电子显微镜测试（如图6）；厚度测试汇总（表1）；

（4）金属材质维氏硬度测试，对现场取样的铝合金门窗进行维氏硬度测试结果（表2）

对比对铝合金门窗进行维氏硬度测试结果（表2）

3.2综上所述

我所对现场取样的铝合金门窗和某铝业公司提供的比对铝合金门窗进行鉴定，通过暗码检测，发现所有比对铝合金门窗通过UV紫外线检测都发现“LPSK”的暗码标示。所有现场取样的铝合金门窗通过UV紫外线检测都没有发现“LPSK”的暗码标示；对所有比对的铝合金门窗作表面保护层厚度检测发现平均厚度为15.2微米，而现场取样的铝合金门窗平均厚度为8.72微米，不符合某铝业有限公司产品要求；对所有比对铝合金门窗作材质维氏硬度测试，结果硬度大于HV80，而现场取样的铝合金门窗硬度都小于HV80；

3.3鉴定结果

涉案铝合金型材与某铝业公司提供的比对品型材在暗码、保护层厚度等物证特征不具有同一性，确定非某部队所要求用的型材。

参考文献：