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1．测量 就是将被测量和一个作为测量单位的标准量进行比较，并确定被测量与测量单位之比的过程。可以表示为： L＝ q E Þ q ＝ L / E
2、测量过程：包括定位、瞄准、读数、数据处理等步骤。
3、七个基本量为:长度米m 质量千克kg时间秒s电流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔mol发光强度坎德拉cd
3、对准：指一个目标与比较标志在垂直于瞄准轴方向上的重合或置中，有时又称横向对准;对准以后，人眼的对准不确定度是以对准残余量对眼瞳中心的夹角表示;
4、调焦：指一个目标与比较标志在瞄准轴方向上的重合，有时又称纵向对准; 调焦的目的主要是使物体(目标)成像清晰，其次是为了确定物面或其共轭像面的位置，后者常称为定焦，定焦实质上是确定物镜的最佳像面的位置。
定焦以后，人眼的调焦不确定度是以目标和标志到眼瞳距离的倒数之差表示;用人眼进行调焦的方法很多，清晰度法和消视差法。调焦不确定度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。
5、光电定焦的具体方法有多种，如:扇形光栅法;小孔光阑法;刀口检验法;MTF 法等
6、关于两种调焦方法不确定度的讨论：
由于消视差法可通过选择有利的对准方式使对准标准不确定度 d 大大减小，因此，系统出瞳直径D`≥2mm时，用消视差法准确度高D`≤1mm时，用清晰度法准确度高；1mm＜D`＜2mm时，两种方法准确度相差不多。
7、 ，分辨率的具体表示形式也不同：
望远系统中物体位于无限远，故用角距离表示刚能分辨的两点间的最小距离，即以望远物镜后焦面上两衍射斑中心距对物镜后主点的张角( 表示：....
照相系统以像面上刚能分辨的两衍射斑中心距的倒数表示分辨率：...
显微系统则直接以刚能分辨开的两物点间的距离表示分辨率：
8、一个光学系统只要满足线性条件和空间不变性条件，像面上的光量分布就可以表示成物面光量分布和单位能量点物成像分布的卷积；

9、在非相干照明条件下如物点经光学系统成像的辐照度分布为h(u,v)，则其规一化辐照度分布称为点扩散函数
10、光学传递函数的模量 MTF(r, s)称为光学系统的调制传递函数，辐角 PTF(r, s)称为光学系统的相位传递函数
光学传递函数用于像质评价：在实际进行像质鉴定和评价时，位相传函PTF(r)用得很少：一则成像系统的低频响应对常用的接收器件来说最为重要，而在低频处的PTF(r) 往往很小；二是由于PTF(r) 在实质上反映的是成像不对称性，而这种不对称性除了造成像的位移之外，更灵敏的反映是使MTF(r)明显下降。故目前一般均以MTF(r)来评价光学系统的像质。
光学传递函数的表示方法：在所选定的空间频率范围内，MTF(r) 曲线下降得越缓慢越好，由于这样的曲线是在一定的成像状态下测得的，所以必须在图上或用附表的形式把组成这一成像状态的各种测试参量以及重要的测量条件注明。
11、测试光学传递函数方法:分成扫描法和干涉法两大类。
12、激光是一种高亮度的定向能量束，单色性好，发散角小，具有优异的相干性
14、激光器输出激光频率由介质光谱特性和谐振腔频率特性共同决定
15、造成横向光强分布不均匀的原因是谐振腔的衍射效应。
17、激光束的自准直技术是指能实现反射波面与入射波面完全重合的技术。现有的激光准直仪按照工作原理可以分为振幅测量法、干涉测量法和偏振测量法等。
18、提高激光准直仪的对准准确度的方法有：菲涅尔波带片法;位相板法;双光束准直法
19、当波源与观测者之间有相对运动时，观测者所接收到的频率不等于波源振动频率，此现象称为多普勒效应。声多普勒 光多普勒。声学多普勒效应与波源及观测者相对于介质运动有关，光学多普勒效应只与光源和观测者之间的相对运动有关，因此，声学(机械波)和光学(电磁波)的多普勒效应有本质区别。
20.通常能够产生干涉的两列光波必须满足三个基本相干条件：频率相同、振动方向非正交、恒定的位相差
21、通常把衍射现象分为二类：1）菲涅耳衍射，光源和观察屏(或二者之一)离开衍射屏距离有限，又称为近场衍射；2）夫琅禾费衍射，光源和观察屏距离衍射屏都相当于无限远，因而又称为远场衍射。艾里斑Airy disk测量法是基于圆孔的夫琅禾费衍射原理，可进行微小孔径的测量
22、衍射频谱检测法有两种：傅立叶变换检测法和二次傅立叶变换检测法。
23、能够使入射光的振幅或位相，或者两者同时产生周期性空间调制的光学元件叫做衍射光栅。
分类：根据利用反射光还是透射光，衍射光栅可分为反射光栅和透射光栅两类；按它对入射光的调制方式又可分为振幅光栅和位相光栅；此外，还有矩形光栅和余弦光栅，一维、二维、三维光栅等。
24、 光纤光栅（FBG)：光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透明或反射）滤波器或反射镜。
光栅方程
光栅方程(布拉格条件)：

25、光纤分类：按传输模式可分为：①单模。。；②多模。。；按工作波长可分为：①短波长（0.8-0.9 mm）光纤；②长波长（1.0-1.7 mm）光纤；③超长波长（>2 mm）光纤；
按照光纤横截面上折射率的分布可分为：①阶跃型（突变型）光纤；②渐变型（自聚焦）光纤。
26光纤的数值孔径

27、光纤传感器可以分为传感型与传光型两大类
1、利用外界物理因素改变光纤中光强度(振幅)、相位、偏振态或波长(频率)，从而对外界因素进行计量和数据传输的，称为传感型光纤传感器。传光型(或非功能型）光纤传感器是指利用其它敏感元件测得的物理量，由光纤进行数据传输，关键部件是光转换敏感元件
2.与传统的传感器相比，光纤传感器的主要特点是：① 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全；② 灵敏度高；③ 重量轻、体积小、外形可变；④ 测量对象广泛，如温度、压力、位移、速度、加速度、液面、流量、振动、水声、电流、磁场、电压、杂质含量、液体浓度、核辐射等；⑤ 对被测介质影响小；⑥ 便于复用、便于成网；⑦ 成本低。
29、可以利用的调制方法很多，如微弯法、瑞利散射法、喇曼散射法、布里渊散射法、掺杂吸收法、荧光法等。但目前国内外研究较多、技术上较成熟的是拉曼散射法
31、光纤传感器可分为两大类：一类是功能型（传感型）传感器；另一类是非功能型（传光型）传感器。功能型传感器：是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量对光纤内传输的光进行调制，使输出的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再通过对被调制过的信号进行解调，从而得出被测信号。光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制，多采用多模光纤。 非功能型传感器：是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。
32、测量焦距和顶焦距的方法有：放大率法、附加透镜法和精密测角法。
物方顶焦距：光学系统第一面顶点到系统物方焦点的距离；
像方。。。。：光学系统最后一面顶点到系统像方焦点的距离
33、星点检验：通过考察一个点光源经过光学系统后在像面前、后不同截面上所形成的衍射像的光强分布，就可以定性的评定光学系统自身的像差和缺陷的影响，定性的评价光学系统成像质量，这种方法称为星点检验法。
星点检验条件：星点孔的尺寸大小、观察显微镜的数值孔径和放大率。
34、分辨率测试： 瑞利判据、道斯判据、斯派罗判据。
35、刀口阴影检验：是通过直接观察光瞳上的图形，来判断光瞳上波面变化情况，从而测量光学器件表面的面形偏差和光学系统的波像差。1 阴影与道口同向移动，则刀口位于光束会聚点之前。此时的阴影图表示该区域是凸起的；2 阴影与道口反向移动，则刀口位于光束汇聚点之后。此时的阴影图表示该区域是凹陷的；3 阴影图某部位（全现场或局部）呈现均匀的半暗状态，则刀口位于该区域光束的交点处。
39、萨克耐克效应：当一环路在惯性空间绕垂直于光路平面的轴转动时，光路内相向传播的两列光波之间将因光波的惯性运动而产生光程差，从而导致光的干涉。萨克耐克光纤干涉仪（环形光纤干涉仪）：光源从L发出的相干光经3dB耦合器（分束镜）分成光强为一比一的两束光，分别从光纤环的两端射入光线中，在光线中相向传播到3dB耦合器汇合相干。
40、光尺：激光相位测距公式为：可知，只要测出光波相移中周期的整数m和余数，便可求出被测距离L，故，调制光波的波长是相位测距的一把光尺
41、激光束的压缩技术中压缩的实质是：压缩光束的发散角
方法：用倒置望远镜压缩激光束；零阶贝塞尔光束
一、干涉条纹的分析
波面偏差的指标：
1）峰谷偏差EPV 被测波面相对于参考波面峰值与谷值之差。
2）最大偏差Emax 被测波面与参考波面的最大偏差值。
3）均方根偏差ERMS 被测波面相对于参考波面的各点偏差值的均方根值
二、光程差放大(光学倍频)技术
分辨力提高原理:
采用如图所示多次反射设置，可在动镜移动距离时光程差改变4k，干涉条纹变化4k/次，从而提高分辨能力。动镜移动 /(4K)光程差变化 图4-10
三、激光斐索型干涉测试技术
1、接触测量存在以下问题：
1）标准样板与被测表面必须十分清洁；
2）清洁工作多拿在手中擦试，由于体温的影响，影响测试准确度；
3）样板有一定重量压在被测表面上，必然会产生一定的变形，尤其是对大平面零件。
斐索型干涉测量法中由于样板和被测表面间距较大，必须用单色光源，一般采用激光光源
2、影响测试准确度的因素
1） 光源大小和空间相干性 为光源角尺寸，d 为光源线尺寸
2） 光源的单色性和时间相干性
3） 杂散光的影响（消除该杂散光的主要措施有： 将标准参考平板做成楔形板，以使标准平板上表面反射回来的光线不能进入干涉场//将被测件做成楔形板或在其背面涂抹油脂，也能消除或减小被测件下表面产生杂散光影响//整个系统的所有光学面上均应镀增透膜。3点）
4） 标准参考平板的影响（为了保证参考平面面形精度：严格控制加工过程；材料的线膨胀系数较小、残余应力很小；安装时使之不产生装夹应力；在高质量平面（如标准参考平面）的面形测量中，可以考虑用液体的表面作为参考平面）
3、 激光斐索型干涉测试技术测量平行平板平整度 图。。
原理：设干涉场的口径为D，条纹数目为m，长度D两端对应的厚度分别为和，则有：，则平板玻璃的平行度为

四、激光全息干涉测试技术
1、全息术是一种两步成像技术：记录——以干涉条纹的形
式在底片上存储被摄物体的光强和位相；再现——用光衍射
原理来重现被记录物体的三维形状
2、全息术特点：
1）三维性：全息术能获得物体的三维信息，成立体像;
2）抗破坏性：全息图的一部分就可以再现出物体的全貌，仅成像的亮度降低、分辨力下降，且全息图不怕油污和擦伤;
3）信息容量大;
4）光学系统简单，原则上无须透镜成像
3、全息干涉测试优势1 能够对任意形状和粗糙面的三维表面进行测量，测量不确定度可达光波波长数量级；2 具有三维性质，可以从不同视角观察一个复杂的物体；3 可以测试该短时间内物体的位置和形状的变化；4全息干涉是统一被测物体变化前后状态的记录，不需要比较基准键
4、静态二次曝光全息干涉法：将两个具有一定的相位差光波分别以一参考光波相干涉的两侧曝光记录在同一全息底片上，并得到具有一定光程差的光波的全部信息的全息图，当用与参考光波完全相同的在线光照射全系图时就可以自再现。
5、全息干涉法：根据全息干涉的原理，通过透镜的傅里叶变换作用，可以把被测系统光瞳函数的频谱以干涉条纹的形式记录在全息图上。然后再经过一次透镜的傅里叶变换，在它的频谱面上就可以得到两维的光学传递函数。这种方法称为。。。
五、激光外差干涉测试技术
1概念：光外差干涉是指两只相干光束的光波频率产生一个小的频率差，引起干涉场中干涉条纹的连续移动——扫描，经光电探测器将干涉场中的光信号转换为电信号，由电路和计算机检出干涉场的相位差
2：特点：克服单频干涉仪的直流漂移问题；细分变得容易；提高了抗干扰性能
3：光源：双频光源（其频差根据需要选定）
七、 衍射光栅：能够使入射光的振幅或位相，或者两者同时产生周期性空间调制的光学元件

五、莫尔测试技术
1. 原理推导：图7-2

得：实际应用中，两栅的节距往往相同，即 P1 = P2 = P。。。。。代入推导得（光学放大作用）

2.莫尔条纹级次与凹凸判断
计算莫尔条纹所对应的高度时需知道条纹级次，
实际测量时条纹的绝对级次不易确定，只能定出条纹
的相对级次。
判定凹凸的方法是:
当使光栅离开物体时，如果条纹向内收缩，表明该处表面是凸的，反之是凹的；
照射型中还可通过移动光源来确定凹凸问题，如果光源同接受器之间的距离d 增加，条纹向外扩张，且条纹数增加，则是凸的。
也可采用彩色光栅的方法来判断凹与凸。
物体表面的凹凸一旦确定，就可用确定干涉条纹
级次的方法来确定莫尔条纹的级次。
投影型莫尔法特点：
1）采用小面积基准光栅(通常象手掌那样大即可)，透镜可以调换倍率；
2）同其它方法相比，可以测较大的三维物体；
3）对微小物体，采用缩小投影方法，这样就不受光栅衍射现象的影响；
4）投影的莫尔图形可在物体上直接观察；
5）能取出变形光栅。

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