一、研究意义
当今社会，人们在生产和科研方面对微观测量的要求在不断的提高，位移检测技术也就需要有更高的精度，且要尽可能适应材料和环境，防止对被测量物体造成损坏。位移检测传感器能准确、可靠获取位移信息。 位移传感器按测量方式分为接触式和非接触式。接触式位移传感器可以获得较准确的位移信息，但因为测量时需要与物体表面接触，容易造成表面损伤。而非接触式的传感器，不需要与物体表面接触，更能满足当今社会的需求[1~3]。
非接触式位移传感器分为光电式和电磁式等各种类型。电磁式位移传感器对被测物体的材料类型有要求，比如电容式位移传感器要求被测物体必须是导体材料，而电涡流流式位移传感器要求被测物体必须是金属材料。因此电磁式位移传感器对不同材料的适应性差距较大。光电式则以光作为光电信息量变换的媒介，并以光的速度、波长和光子数等作为测量依据的位移传感器，对材料的要求很小。当今较为热门的光电式传感器有激光三角反射式、光纤式位移传感器[3~5]。
光谱共焦位移传感器是一种基于共焦原理,采用复色光为光源的非接触式位移传感器，其测量精度能够达到 nm 量级。它的原理是将位移信息变换到波长信息中去，通过光谱测量得出被测位移，原理如图1.1所示。相较于传统的接触式位移传感器和光电式位移传感器，光谱共焦位移传感器拥有不会对被测物体表面造成任何损坏，且对被测表面的纹理、倾斜等因素不敏感，有较强的抗杂散光能力、便于小型化以及同时测量轴上多点位移等优点。因此其迅速成为了工业测量的热门传感器，其在微位移、微形变以及表面形貌扫描等方面有着广泛的应用前景[6]。
图1.1白光色散共焦系统结构示意图
二、国内外研究现状
国外对色散共焦技术研究较之国内更早开始。在20世纪70年代,Courtney Pratt等人公布了利用显微镜物镜的色散来进行表面形貌检测的技术。目前，这一技术在发达国家的应用已经非常成熟，市场上已有工业级色散共焦位移感器产品出现，其测量精度可达到亚微米级，工作频响可达千赫兹。
2006 德国Stuttgart 大学 Papastathopoulos E[7]等结合彩色共聚焦与频谱干涉技术，进一步提高系统测量精度，使系统在 50mu;m 的测量范围内，无需标定波长与位置的关系，即可实现深度层析测量，系统原理图如2.1所示。2009 年 Lyda W 等对比和验证了此种技术相比于普通彩色共焦技术具有更高的精度。
