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任何行业的产生和发展都离不开科技的进步。 这也是市场需求不断扩大对行业产生的推动作用，促使相关人员不断更新产品，光谱共焦位移传感器的开发也在进行中。 日新月异。

光谱共焦位移传感器原理：

一束白光（或多波长混合光）通过一个小孔，通过透镜将不同波长的光聚焦在光轴上，在色散中形成彩虹状的分布带，照射在样品上，部分反射光被反射回来； 光轴与物体表面相交处的光通过分光元件，通过小孔照射到光谱分析仪上，通过计算波长可以得到镜头到被测物体的距离。 光轴与物体表面交点处没有照射到的光线通过分光元件，被另一个小孔挡住。

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光谱共焦位移传感器系统的组成：

在光谱共焦传感器系统中，系统的测量范围受四个因素的影响：光源的光谱分布范围； 色散透镜在工作波段的轴向色差； 光谱仪的工作波段； 光纤耦合器的工作频带。 选用白光LED光源的光谱分布波长范围为400-800nm。 因此，在光谱共焦传感器的设计过程中，色散透镜、光谱仪和光纤耦合器的工作波段应尽可能与光源的波段保持一致。 该系统的测量范围是它的普通色散物镜。 光谱共焦传感器工作波长范围内的轴向色差。

分光共焦传感器在设计色散透镜时，除了要考虑其轴向色差外，还应考虑以下因素：首先，增大物方的数值孔径可以提高分辨率； 其次，增大像侧的数值孔径可以提高光源的利用率。 进而减小系统的球面像差可以提高精度； 光谱共焦传感器的系统结构应该相对易于组装和调整。

如果要校正球差系统，结构会变得复杂，所以光谱共焦传感器的色散透镜设计的目的是用很少的透镜来达到更好的效果。 光谱共焦传感器的光学系统可以看作两部分，一部分是消色差场镜，焦点在光源处，将点光源准直成平行光，另一部分是色散物镜，其作用是将波长平行光聚焦在轴上的不同位置，产生光谱色散，这就是消色差透镜和非球面透镜可以做到的。 并选择光源波长范围内耦合效率高的光纤耦合器和分辨率为0.5nm的光谱仪。

光谱共焦位移传感器应用领域：

1、表面粗糙度测量应用 表面粗糙度是指由于加工方法不同、机床工具精度、零件加工过程中的振动和磨损等原因，在工件加工表面形成的小间距和小峰谷。 表面微观水平是衡量表面质量的重要指标，它关系到零件的磨损、密封、润滑、疲劳、磨削等力学性能。 表面粗糙度测量主要可分为接触式测量和非接触式测量。 触针接触式测量易划伤测量面，针尖易磨损，测量效率低，无法测量复杂表面，而非接触式测量可实现非接触、高效、在线实时测量，成为未来粗糙度测量的发展方向。 目前常用的非接触方法主要有干涉法、散射法、散斑法、聚焦法等。 其中调焦方式比较简单实用。 利用光谱共焦位移传感器搭建了简易的测量装置，对膜式燃气表阀盖的粗糙度进行非接触式测量，从而判断阀盖的密封是否合格，取得了一定的效果. . 基于光谱共焦传感器光纤光谱仪的原理，利用其搭建的二维纳米测量定位装置，对粗糙度样块进行非接触式表面粗糙度测量，并对测量结果进行不确定度评定，U95为 13.9%。

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2、轮廓和几何尺寸测量的应用随着机械加工水平的发展，越来越多的微小复杂工件需要进行轮廓和精密尺寸测量，如小圆倒角的测量，槽尺寸的测量等。小工件的内壁等。 一些精密光学元件还需要非接触式轮廓测量，以避免在接触式测量时划伤光学表面。 这些传统传感器难以解决的测量问题，可以通过使用光谱共焦传感器构建测量系统来解决。 滚动针对涡轮盘轮廓的检测，利用光谱共焦位移传感器实现了涡轮盘轮廓在线检测系统的设计。 通过自建二维纳米测量定位装置，选用光谱共焦传感器作为测量头，实现超精密零件的二维尺寸测量。 利用激光共焦位移计，结合二维精密控制微动台，对西汉日光镜表面起伏深度进行扫描，探索光镜反射成像原理。

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3、薄膜材料测厚应用 由于光谱共焦传感器具有不同反射面反射不同波长的单色光，因此在材料厚度的精确测量方面具有得天独厚的优势。 对于光学玻璃、生物薄膜、平行平板等，两个反射面会反射不同波长的单色光光纤光谱仪的原理，然后只需要一个传感器就可以计算出厚度，测量精度可以达到微米级而不损坏被测表面。 讨论了光谱共焦位移传感器在透明材料厚度测量中的应用，经计算系统的测量误差范围约为0.005mm。 提供了一种利用光谱共焦传感器测量平行板厚度和光学透镜中心厚度的方法，并对被测物材料的色散对厚度测量精度的影响进行了理论分析。 为探究液滴法制备的薄膜厚度与滴液方式、雷诺数、底板倾角之间的关系，采用光谱共焦传感器对制备后的薄膜厚度进行实时监测。时间及其实验装置。 利用安装在顶部的白光共焦传感器组，实现了对10-100μm厚度金属薄膜的厚度及分布的精确测量，并对测量不确定度进行了分析，系统的测量不确定度为约 0.12 微米。 光谱共焦技术建立了一套轴向距离和波长的编码规则，是一种高精度、非接触式的光学测量技术。 基于光谱共焦技术的传感器作为一种亚微米级、快速准确的测量传感器，已广泛应用于表面显微形貌、厚度测量、位移测量、在线监测和过程控制等工业测量领域。 展望未来，随着光谱共焦传感技术的发展，必将在微电子、线宽测量、纳米检测、超精密几何测量检测等领域得到更多应用。